Многоканальное устройство для измерения сопротивления изоляции в жгутах и кабелях



Многоканальное устройство для измерения сопротивления изоляции в жгутах и кабелях
Многоканальное устройство для измерения сопротивления изоляции в жгутах и кабелях

 


Владельцы патента RU 2507523:

ООО "НПП "ЮГПРОМАВТОМАТИЗАЦИЯ" (RU)

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Устройство содержит N входных точных резисторов, первый аналого-цифровой преобразователь, к средней точке питания которого подключен первый полюс нестабилизированного источника измерительного напряжения постоянного тока, и резистор, являющийся токовым шунтом, вторым выводом соединенный со входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу микропроцессорного элемента, соединенного с источником измерительного напряжения, с блоком цифровой индикации результатов измерений и режимов работы, с блоком кнопочной клавиатуры, с блоком интерфейса, с блоком сигнализации и с управляющими входами блока коммутации. Также устройство содержит второй аналого-цифровой преобразователь, входы которого через делитель соединены с полюсами источника измерительного напряжения, а выход - с входом микропроцессорного элемента, а блок коммутации содержит N управляемых микропроцессорным элементом коммутирующих узлов, имеющих в своем составе по два коммутирующих элемента, выходы которых первыми контактами объединены и подключены ко второму выводу одного из N входных резисторов, а вторые контакты первого коммутирующего элемента соединены со вторым полюсом источника измерительного напряжения, а второго - с входом первого аналого-цифрового преобразователя. Технический результат заключается в возможности измерения сопротивления изоляции каждой цепи как относительно «земли», так и относительно других контролируемых цепей, в повышении точности измерений, в возможность контроля метрологической характеристики в процессе эксплуатации. 2 ил.

 

Многоканальное устройство для измерения сопротивления изоляции в жгутах и кабелях.

Устройство относится к электроизмерительной технике и предназначено для использования преимущественно в автоматизированных системах контроля, диагностики и управления технологическими процессами, а также может быть использовано в автономном режиме с выдачей информации на индикаторы.

Контроль изоляции и измерение ее сопротивления для гальванически изолированных от корпуса (земли) цепей были всегда актуальными задачами. Актуальна также и задача контроля изоляции между гальванически изолированными от земли цепями, особенно между проходящими в одном жгуте или кабеле, где велика вероятность нарушения изоляции именно между цепями, приводящая к возможности поражения человека электрическим током или к нарушению работы устройств, подключенных к этим цепям.

Известно устройство для измерения сопротивления изоляции (патент RU 2230332 G01R 27/16, опубликован 10.06.2004), содержащее L входных резисторов, М измерительных конденсаторов, несколько мультиплексоров и демультиплексоров, дифференциальный усилитель, аналоговое запоминающее устройство, аналого-цифровой преобразователь, блок управления, узел индикации, блок вычисления результатов и тд., однако такое устройство имеет очень сложную схему, применимо для измерения сопротивления изоляции только цепей постоянного тока, принцип работы основан на измерении нелинейных процессов заряда-разряда конденсаторов (что не может дать высокую точность), устройство не применимо для измерения сопротивления изоляции между изолированными цепями по принципу «каждой с каждой».

Известно устройство для измерения электрического сопротивления изоляции (патент RU 2348939 G01R 27/18, опубликован 10.03.2009), предназначенное для автоматизированных систем контроля в электрических жгутах и кабелях, содержащее блок формирования тестового сигнала на основе ЦАП, конденсатор накачки, дифференциальный усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок управления процессом накачки, блок вычисления постоянной времени, блок измерений и тд., однако такое устройство также имеет сложную схему, применимо для измерения сопротивления изоляции только цепей постоянного тока, принцип работы основан на измерении нелинейных процессов заряда-разряда конденсаторов (что не может дать высокую точность), устройство не применимо для измерения сопротивления изоляции между изолированными цепями по принципу «каждой с каждой».

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого технического решения является измеритель сопротивления изоляции (патент на полезную модель RU 100631 G01R 27/16, опубликован 20.12.2010), содержащий входную цепь, блок управления, блок измерений, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессорный блок, блок цифровой индикации результатов измерений и режимов работы, блок кнопочной клавиатуры, блок интерфейса, блок сигнализации, многоканальный блок коммутации входных цепей.

Недостатками прототипа являются:

- формирователь измерительного напряжения для обеспечения точности измерений должен иметь строго фиксированные параметры, изменяемые во времени по определенным законам (переполюсовка, кратное изменение напряжения), что усложняет устройство;

- устройство не применимо для измерения сопротивления изоляции между изолированными цепями по принципу «каждой с каждой».

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что известное устройство, содержащее N входных точных резисторов, первые выводы которых образуют входы устройства, первый и второй аналого-цифровые преобразователи, к средней точке питания которых подключен первый полюс нестабилизированного источника измерительного напряжения постоянного тока и резистор, являющийся токовым шунтом, вторым выводом соединенный со входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу микропроцессорного элемента, соединенного с источником измерительного напряжения, с блоком цифровой индикации результатов измерений и режимов работы, с блоком кнопочной клавиатуры, с блоком интерфейса, с блоком сигнализации и с управляющими входами блока коммутации, при этом, входы второго аналого-цифрового преобразователя, через делитель соединены с полюсами источника измерительного напряжения, а выход - с входом микропроцессорного элемента, а блок коммутации, с целью реализации измерения сопротивления изоляции каждой цепи как относительно «земли», так и относительно других контролируемых цепей, а также реализации функции переполюсовки тока утечки источника напряжения контролируемой цепи, протекающего через токовый шунт, содержит N управляемых микропроцессорным элементом коммутирующих узлов, имеющих в своем составе по два коммутирующих элемента, выходы которых первыми контактами объединены и подключены ко второму выводу одного из N входных резисторов, а вторые контакты первого коммутирующего элемента соединены со вторым полюсом источника измерительного напряжения, а второго - с входом первого аналого-цифрового преобразователя, при этом, с целью контроля метрологической характеристики в процессе эксплуатации, один из коммутирующих узлов предназначен для поочередного включения двух точных резисторов между вторым полюсом источника измерительного напряжения и входом первого аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что с целью сокращения управляющих входов за счет использования третьего состояния выхода микропроцессорного элемента коммутирующие узлы содержат в своем составе по три транзистора, эмиттеры которых соединены с общим проводом источника питания, базы первого и второго транзисторов через ограничительные резисторы соединены с управляющим входом узла, при этом база первого транзистора через резистор подключена к шине питания, а второго - через резистор к общему проводу, коллектор первого транзистора соединен с базой третьего и, через резистор, с шиной питания, а коммутирующие элементы являются коллекторными нагрузками второго и третьего транзисторов.

Техническим результатом является упрощение блока коммутации за счет использования третьего состояния выходов микропроцессорного элемента.

Краткое описание чертежей

На рисунке 1 приведена структурная схема многоканального устройства для измерения сопротивления изоляции в жгутах и кабелях, где: 1 - первый аналого-цифровой преобразователь; 2 -средняя точка питания аналого-цифрового преобразователя; 3 -источник измерительного напряжения; 4 - микропроцессорный элемент; 5 - блок цифровой индикации; 6 - блок кнопочной клавиатуры; 7 - блок интерфейса; 8 - блок сигнализации; 9 - второй аналого-цифровой преобразователь; 10 - блок коммутации; 11 - коммутирующие узлы; 12 - коммутирующие элементы; 13 - контакты коммутирующих элементов; Ril-RiN - N входных точных резисторов; Rш - резистор токового шунта; Rd1, Rd2 - делитель напряжения.

На рисунке 2 приведена схема коммутирующего узла, где: VT1-VT3 - первый, второй и третий транзисторы; R1-R5 - резисторы; P1, Р2 - первый и второй коммутирующие элементы.

Устройство, представленное на рисунке 1, работает под управлением микропроцессорного элемента (4) по заложенной в него программе. После включения питания, в исходном состоянии, выходы микропроцессорного элемента, управляющие коммутирующими узлами (11), находятся в третьем (высокоимпедансном) состоянии и ни один из входных резисторов (Ri1-RiN), первым выводом подключенных к одному из проводов контролируемых цепей, не подключен к измерительным входам устройства, которыми являются вход первого аналого-цифрового преобразователя (1) и второй полюс источника измерительного напряжения (3). Перед началом каждого измерения устройство производит контроль метрологической характеристики измерительного канала поочередным подключением двух встроенных эталонных резисторов (с номиналами, соответствующими верхней и нижней части диапазона измерений) к измерительным входам. При этом, микропроцессорный элемент выдачей "0"("1") на вход соответствующего коммутирующего узла подключает первый (второй) резистор и выдает разрешающий сигнал на преобразователь источника измерительного напряжения. Затем делает выдержку времени для окончания переходных процессов после включения источника (3) и разрешает работу АЦП 1 и 9, делением напряжения по данным АЦП 9 на ток по данным АЦП 1 вычисляет значения сопротивлений и выключает источник (3). При отклонении измеренных значений от записанного в памяти калибровочного значения производится расчет поправочных коэффициентов для дальнейших измерений, а в случае превышения установленной нормы отклонения - формирует и передает через блок интерфейса 7 в автоматизированную систему признак превышения погрешности измерения в старшей или младшей части диапазона измерения или выдает его на блок индикации при работе в автономном режиме. Далее начинается процесс измерения именно сопротивления изоляции между очередными цепями. Его отличие состоит в том, что измерение производится в два этапа: на первом микропроцессорный элемент выдачей "О" на первый и "1" на второй коммутирующие узлы подключает контролируемые цепи к измерительным входам, а на втором этапе - меняет их местами, выдавая соответственно "1" и "0". После этого микропроцессорный элемент производит усреднение напряжения (АЦП 9) и тока (АЦП 1) по данным двух этапов (при суммировании результатов измерений двух этапов ток утечки источника напряжения контролируемой цепи, протекающий через токовый шунт, взаимно вычитается), вычисляет сопротивление всей цепи и вычитает из результата значения сопротивлений входных резисторов и резистора шунта, получая тем самым значение сопротивления изоляции. Результат, с признаком соответствия (не соответствия) норме для данных цепей, передается в автоматизированную систему или в блок индикации, а при заниженном сопротивлении - и в блок сигнализации. Далее процесс повторяется для других цепей.

Если устройство работает в составе автоматизированной системы, то на верхнем уровне может быть предусмотрено хранение конфигураций (карт) измерений, а также норм предельных значений сопротивления изоляции для каждой цепи. Возможность работы по определенным конфигурациям предусмотрена в программе микропроцессорного элемента с целью сокращения общего цикла измерений, поскольку нет необходимости измерять сопротивление изоляции между цепями находящихся в разных кабелях, а только в пределах группы цепей одного кабеля (жгута). При этом, измерение относительно «земли» производится всегда.

Работа коммутирующих узлов 11 поясняется схемой на рисунке 2. Для получения трех состояниями выходов двух коммутирующих элементов ("оба выключены", "включен только первый", "включен только второй") с помощью одного выхода микропроцессорного элемента необходимо соблюдение двух условий при расчете резисторов схемы:

U*R1/ (R1+R3)<Uб

U*(R1+R2+R4)/(R1+R2+R3+R4)>Uб,

Где: U - напряжение питания, Uб - напряжение отпирания базы транзистора VT1.

Иными словами - напряжение делителей, образованных соответствующими резисторами в точке подключения к базе транзистора VT1 (не)должно превышать напряжение отпирания базы.

Таким образом, при логическом нуле на входе коммутирующего узла включен первый коммутирующий элемент, при - "1" - второй, а при отключенном входе (выход микропроцессорного элемента в третьем состоянии) оба выключены. Такое техническое решение в два раза сокращает требуемое число управляющих выходов микропроцессорного элемента.

Предлагаемое изобретение использовано в ООО «НПП»Югпромавтоматизация» при разработке модулей ИМСИ, которые в настоящее время вводятся в опытную эксплуатацию в составе автоматизированной системы АДК-СЦБ на станциях Зеледеево и Бадаложный Красноярской железной дороги. Модули сертифицированы как средство измерения в составе комплекса ИВК-ТДМ (Свидетельство об утверждении типа средств измерений RU.C.34.004.A №36399).

Многоканальное устройство для измерения сопротивления изоляции в жгутах и кабелях преимущественно двухпроводных цепей, любого рода тока и обесточенных, при подключении к одному проводу контролируемой цепи, содержащее N входных точных резисторов, первые выводы которых образуют входы устройства, первый аналого-цифровой преобразователь, к средней точке питания которого подключен первый полюс нестабилизированного источника измерительного напряжения постоянного тока и резистор, являющийся токовым шунтом, вторым выводом соединенный со входом первого аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к входу микропроцессорного элемента, соединенного с источником измерительного напряжения, с блоком цифровой индикации результатов измерений и режимов работы, с блоком кнопочной клавиатуры, с блоком интерфейса, с блоком сигнализации и с управляющими входами блока коммутации, при этом, входы второго аналого-цифрового преобразователя через делитель соединены с полюсами источника измерительного напряжения, а выход - с входом микропроцессорного элемента, а блок коммутации содержит N управляемых микропроцессорным элементом коммутирующих узлов, имеющих в своем составе по два коммутирующих элемента, выходы которых первыми контактами объединены и подключены ко второму выводу одного из N входных резисторов, а вторые контакты первого коммутирующего элемента соединены со вторым полюсом источника измерительного напряжения, а второго - с входом первого аналого-цифрового преобразователя, при этом один из коммутирующих узлов предназначен для поочередного включения двух точных резисторов между вторым полюсом источника измерительного напряжения и входом первого аналого-цифрового преобразователя, отличающееся тем, что коммутирующие узлы содержат в своем составе по три транзистора, эмиттеры которых соединены с общим проводом источника питания, базы первого и второго транзисторов через ограничительные резисторы соединены с управляющим входом узла, при этом база первого транзистора через резистор подключена к шине питания, а второго - через резистор к общему проводу, коллектор первого транзистора соединен с базой третьего и через резистор с шиной питания, а коммутирующие элементы являются коллекторными нагрузками второго и третьего транзисторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии. .

Изобретение относится к области технической диагностики сложных технических систем с переменной структурой электрических цепей и может быть использовано для диагностики технического состояния электрических цепей электроподвижного состава железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к измерению электрических параметров. .

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано, в частности, в тензометрии, Преобразователе содержит источник опорного напряжения, первый вывод которого подключен к общей тине преобразователя, резистивный датчик, первый вывод которого через первый потенциальный провод соединен с инверсным входом первого операционного усилителя и через первый токовый провод соединен с одним выводом источника тока, другой вывод которого подключен к общей шине преобразователя, а второй вывод резистивного датчика соединен с вторым потенциальным проводом и вторым токовым проводом, при этом выход первого операционного усилителя соединен с выходом преобразователя.

Изобретение относится к области машиностроения, преимущественно к области системы мероприятий по контролю качества поверхности изделий после механической обработки.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля. .

Изобретение относится к области измерительной техники. .

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к автоматизированным системам контроля электрического сопротивления изоляции двухпроводных сетей, находящихся под напряжением постоянного тока, и может быть использовано при контроле сопротивления изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к контрольно-измерительной технике, и предназначено для использования в качестве технического средства непрерывного контроля сопротивления изоляции и электрической прочности цепи «погружной электродвигатель (ПЭД) - трехжильный силовой кабель» с рабочим напряжением 1-2,5 кВ, применяемого в устройствах электроцентробежного насоса (УЭЦН). Устройство включает в себя источник постоянного напряжения 3, измеритель утечки тока 7, блоки световой 1 и звуковой сигнализации 4, повышающий трансформатор 11, компаратор разряда источника постоянного напряжения 5, микроконтроллер 2, источник опорного напряжения 6, компаратор сброса генератора 8, генератор опорной частоты 9 и усилитель мощности 10, конденсатор 14, резистивный делитель 13, выпрямительный диод 12, эталонный резистор 17, один из выводов которого подключен к тестовой клемме 16; измерительный шунт 15 с возможностью соединения с шиной 19 корпуса и оплеткой контролируемого кабеля, зажим 18 для подключения к жилам контролируемого кабеля. Элементы конструкции соединены определенным образом согласно фиг.1. Технический результат изобретения заключается в создании обладающего высокой надежностью и оперативностью устройства, обеспечивающего непрерывный контроль сопротивления изоляции и электрической прочности цепи «ПЭД - трехжильный силовой кабель». 1 ил.

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к автоматизированным системам контроля электрического сопротивления и прочности изоляции, и может быть использовано при контроле сопротивления изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий. Способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство для измерения электрического сопротивления изоляции предполагают вначале измерение сопротивления R1 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной, затем измерение сопротивления R2 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной с подключенным к ней отдельным контактом и по результатам измерений определение сопротивления и прочности изоляции. Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции содержит измеритель сопротивлений, первую и вторую группу из n ключей, блок управления, включающий в себя запоминающее устройство, процессор и программируемую логическую интегральную схему. За счет такой реализации и учета сопротивления утечки средств измерения достигается увеличение точности измерения сопротивления и прочности изоляции и расширение функциональных возможностей, позволяющих вести измерения в автоматическом режиме. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам детектирования короткого замыкания на землю в электрической цепи переменного тока, содержащей электрическую машину и имеющую нейтральную точку. Устройство содержит блок (20) подачи сигнала, трансформатор (30) напряжения, имеющий первичную обмотку (31), подключенную к стороне выводов (13) электрической машины, и вторичную обмотку (32), которая соединена разомкнутым треугольником. Измерительный трансформатор (40, 45), имеющий первичную обмотку (48), подключенную к нейтральной точке (14) электрической машины, и вторичную обмотку (49). Блок (50) детектирования короткого замыкания на землю. Блок (20) подачи сигнала сконфигурирован с возможностью подачи сигнала на вторичную обмотку (32) трансформатора (30) напряжения. Измерительный трансформатор (40, 45) сконфигурирован с возможностью измерения результирующего подаваемого сигнала на его вторичной обмотке (49), а блок (50) детектирования короткого замыкания на землю сконфигурирован с возможностью детектировать короткое замыкание на землю на основании измеренного сигнала. Технический результат заключается в упрощении устройства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для непрерывного контроля качества проводов воздушной линии электропередачи. Измеряют напряжение и ток в первом и втором местоположениях на линии электропередачи. При этом измеренные напряжения и токи в первом и втором местоположениях синхронизированы по времени. По измеренным напряжениям и токам определяют полное сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. Определяют температуру проводов линии электропередачи. При температуре То проводов линии электропередачи определяют эталонные продольное активное Ro, индуктивное XLo и емкостное ХСо сопротивления линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. При температуре Т1 определяют эталонное активное сопротивление линии электропередачи R1 между первым и вторым местоположениями. Определяют эталонный температурный коэффициент αо активного сопротивления проводов линии по формуле αo=(R1-Ro)/(Ro·(T1-To)). При температуре Т проводов линии электропередачи определяют текущие продольное активное R, индуктивное XL и емкостное ХС сопротивления линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. При температуре Т′ проводов линии электропередачи определяют текущие продольное активное R′ сопротивление линии электропередачи между первым и вторым местоположениями. Определяют текущий температурный коэффициент α активного сопротивления проводов линии по формуле α=(R-R′)/(R·(T-T′)). В качестве параметров, характеризующих качество проводов воздушной линии электропередачи, используют разницу текущих и эталонных сопротивлений (R-Ro), (XL-XLo), (XC-XCo) и разницу текущего и эталонного температурного коэффициента активного сопротивления проводов линии (α-αo). Технический результат заключается в расширении возможностей способа контроля качества проводов воздушной линии электропередач. 1 ил.

Изобретение относится к линиям электроснабжения электрифицированного железнодорожного транспорта, а именно к способу определения сопротивления контактной и рельсовой сетей. Способ заключается в том, что производят измерения на экспериментальном участке железной дороги значений напряжения между рельсом и «удаленной» землей, напряжения контактной сети на границах экспериментального участка и тягового тока. Одновременно снимают показания с измерительных приборов в момент прохождения электроподвижным составом поста секционирования в режиме тяги. При этом напряжение на рельсе принимают отличным от нуля и измеряют относительно «удаленной» земли. Технический результат изобретения заключается в возможности определения значений сопротивлений контактной и рельсовой сети. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в качестве датчиков физических процессов (температуры, давления, уровня жидких и сыпучих сред и др.) на промышленных объектах и транспортных средствах. Техническим результатом является повышение точности измерения, которое достигается путем измерения параметров кабельной линии связи и учета измеренных параметров кабельной сети при определении параметров двухполюсника с помощью схемы замещения. Способ определения параметров двухполюсника заключается в воздействии на двухполюсник, подключенный через линию связи, и эталон синусоидальным напряжением на n заданных частотах, где n - число элементов двухполюсника. Далее производится последовательное измерение значений токов через двухполюсник и эталон на каждой из n заданных частот с последующей фиксацией результатов измерений. Параметры двухполюсника определятся по фиксированным результатам измерений в соответствии со схемой его замещения. Отличительной особенностью способа является то, что осуществляют отключение двухполюсника от линии связи и после формирования синусоидального напряжения на n заданных частотах производят измерение токов через комплексное сопротивление линии связи и эталон на каждой из n заданных частотах. Полученные результаты фиксируют и по ним определяют значения параметров комплексного сопротивления линии связи, используя схему замещения, после чего по значениям параметров комплексного сопротивления линии связи судят о ее состоянии, а также учитывают их при определении параметров двухполюсника. 2 ил.

Изобретение относится к электрическим измерениям, а именно к измерениям сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под рабочим напряжением или обесточенных и изолированных от «земли». Способ измерения сопротивления изоляции электрических сетей, заключающийся в том, что к контролируемой сети подключают источник постоянного тока неизменного значения, производят заряд емкости сети до заданного напряжения, отключают источник постоянного тока неизменного значения, подключают источник измерительного постоянного напряжения заданного значения и вычисляют оценку установившегося значения тока i1yст с помощью экстраполяции, для этого производят измерения тока i1, i2, i3 в три различных момента времени t1, t2, t3, причем t3/t2=t2/t1, вычисляют оценку установившегося значения тока i1yст, используя значения тока i1 i2, i3. Затем к контролируемой сети подключают источник постоянного тока неизменного значения противоположной полярности. Производят заряд емкости сети до заданного напряжения противоположной полярности. Отключают источник постоянного тока неизменного значения. Подключают источник измерительного постоянного напряжения заданного значения противоположной полярности. Затем вычисляют оценку установившегося значения тока i2уст с помощью экстраполяции, для этого производят измерения тока i4, i5, i6 в три различных момента времени t4, t5, t6, используя значения тока i4, i5, i6, вычисляют оценку установившегося значения тока i2уст и обрабатывают результаты измерений. 3 ил.
Наверх