Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей

 

Союз Советскии

Социвписти чески и

Республик ()972417 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 21 01.81(2 I ) 3241172/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.11.82. БюллеТень № <1

Дата опубликования описания 07.11.82 (3 01 К 27/18

Гвеудайстееииь|и квщитет ио делеи иеебретеиий

N 0YKPHTNII (53) УДК 621.317. ..ЗЗЗ (088.8) (72) Автор изобретения

Л. Н. Карпиловскнй (71) Заявитель

{54} УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ.

ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции электрических сетей переменного, переменно-постоянного и постоянного тока.

Известно устройство для измерения

5 сопротивления изоляции сети постоянного тока, содержащее ..генератор иьцтульсов, усилитель, вход которого соединен с контролируемой сетью, ключи, дроссель с прямоугольной петлей гистерезиса, подключенный к выходу генератора импульсов, трансформатор с прямоугольной петлей гистерезиса, противофазные выводы вторичной обмотки которого соединены с управляющими входами ключей, а первичная обмотка трансформатора подключена параллельно резистору, соединенному последовательно с указанным дросселем t 1). гс

Недостатком данного устройства является то, что оно предназначено для измерения только в сетях постоянного тока и имеет низкую помехоустойчивость измерения сопротивления изоляции, особенно для случая сетей, имеющих большие и неизвестные в каждый данный момент времени емкости полюсов сети относительно корпуса (земли).

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока, находящихся под напряжением, и обесточенных сетей, имеющих емкость. относительно корпуса (земли), содержащее генератор импульсов, опорный резистор, конденсатор, аналоговый ключ, индикатор, развязывающий блок, блок определения экстремума, вычислительный блок и блок формирования пауз, выход которого через последовательно соединенные генератор импульсов, опорный резистор и конденсатор подк;тючен к входному зажиму и к входу развязывающего блока, выход последнего связан с входом блока определения экстремума и с первым входом вычислителя, второй и третий вхо9724

Откуда ды которого подключены к соответствую» шим выводам опорного резистора, а чет» вертый вход вычислителя соединен с вторым входом генератора импульсов, причем первый и второй выходы вычислителя через аналоговый ключ соединены с индикатором, а выход блока определения экстремума через блок формирования пауз подключен ко второму входу генератора импульсов 2 j. 10

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности измервпия сопротивления изоляций сетей переменного тока и сетей переменно-постоянного тока, а также проведения измерения 15 и сетях постоянного тока с очень высоким уровнем помех.

Цель изобретения - расширение функ цнональных возможностей за счет обесnc ÷åHèÿ измерения сопротивления изоляции в сетях переменного тока и в сетях переменно-постоянного тока, а также в сетях постоянного тока прн одновременном повышении помехоустойчивости.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержашее генератор импе)1ы.ов, опорный резпстор, конденсатор, первый вывод которого соединен с первым входным зажимом устройства, последовательно соединепные вычислитель, аналоговый ключ и индикатор, блок формирования пауз, вход которого соединен с первым входом генератора импульсов, второй вход которо35 го соединен с выходом блока формирования пауз, первый выход генератора импульсов соединен с первым входом вычислителя и с первым выводом опорного

4Î резистора, введены повторитель емкостного тока, селектор, резистивный делитель напряжения, причем второй выход генератора импульсов соединен с вторым выводом конденсатора и с входом резистивного делителя напряжения, выход ко45 торого соединен с вторым входом вычислителя, второй вывод опорного рези с тора соединен с корпусом, первый входной зажим устройства соединен с первым входом повторителя емкостного тока, второй вход которого соединен с вторым входным зажимом устройства, а первый, второй и третий выходы соединены с соответствующими входами селектора, четвертый вход которого соединен с первым вы-. 55 ходом генератора импульсов, а выход— с входом блока формирования пауз и с управляющим входом аналогового ключа

17 4

На чертеже изображена функпиональная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 им пульсов, опорный резистор 2, конденса тор 3, аналоговый ключ 4, индикатор 5, повторитель 6 емкостного тока, селектор

7, вычислитель 8, блок 9 формирования пауз, резистивный делитель 10 напряжения.

Селектор 7 может содержать два блока 11 и 12 дифференцирования, алгебраический сумматор 13, два пороговых элемента 14 и 15, логический элемент И

16, а повторитель емкостного тока 6— нуль орган 17, две RC-пепи 18 и 19.

Устройство работает следующим образом.

При залуске генератора 1 импульсов на его выходах появляется единичный скачок измерительного напряжения, образуюший передний фронт и вершину импульса. Этот сигнал через опорный резистор 2 и конденсатор 3 поступает в исследуемую сеть. Так как входное сопротивление резистивного делителя 10 напряжения выполнено очень высоким и входное сопротивление вычислителя 8 много больше сопротивления опорного резистора 2, то величина напряжения измерительного сигнала на входном зажиме относительно корпуса в момент перехода емкостного тока измерительного сигнала через нуль и падение напряжения измерительного сигнала на опорном резисторе 2 характеризуют однозначно величину сопротивления изоляции сети (активную состав ляюшую импеданса изоляции). Так как

E=u -u О, С1 С Р,, где =: - ЭДС единичного скачка; — пАдвние напряжения измеритель с ного сигнала на конденсаторе 3;

U =U - падение напряжения измеритель ного сигнала на импедансе изоляпни; — падение напряжения измерительР4 ного сигнала на опорном резисторе 2; то в момент равенства нулю емкостпого тока, когда Ос — (ох = р

E -U1 + luс =UÊ Ф2-Ир.х -у

<х.

При выполнении вычислителем 8 операции деления (при известном сопротивлении опорного резистора 2-R ) и К„=1„

5 9724 сигнал на выходе вычислителя 8 будет характеризовать величину сопротивления изоляции сети. Этот сигнал поступает на индикатор 5 только в том случае, если с выхода селектора 7 на управляемый вход аналогового ключа 4 поступит сигнал, вызывающий его замыкание.

Момент обращения емкостного тока измерительного сигнала в нуль определяется с помощью повторителя емкостного tO тока 6. В связи с тем, что момент обращения в нуль емкостного тока измерительного сигнала в RC-цепи 18(19),фиксируемый по равенству нулю падения напряжения на резисторе этой цепочки с И помощью нуль-органа 17, не сдвинут по сравнению с моментом обращения в нуль емкостного тока измерительного сигнала, протекающего через емкость сети С, то чем меньше постоянная времени указан- щ ных цепочек по сравнению с периодом времени, за который обращается в нуль полный емкостной ток измерительного сигнала, при емкости конденсатора указанной выше цепочки несколько большей 2s максимально возможной емкости сети С, тем меньше погрешность определения (с учетсм реального порога чувствительности нуль-органа 17) момент перехода ч рез нуль емкостного тока измерительного сигнала. Однако при измерениях в сетях переменного тока, переменн<ь»-постс янного тока и постоянного тока с высоким уровнем помех нуль-орган 17 будет фиксировать переходы через нуль не толь. ко емкостного тока измерительного сиг нала, но и рабочего тока сети, пульсаций и помех.

Для выявления истинного сигнала используется селектор 7.

При поступлении на вход блоков 11 и

1 2 дифференцирования измерительного сигнала сигналы на их выходах будут иметь одинаковый знак и на выходе алгебраического сумматора 13 появитсяик сумма, которая вызовет срабатывание порогового элемента 15, реагирующего, на» пример, на положительный сигнал, а затем и порогового элемента 14, реагируюшего, например, на отрицательный сигнал (с каким-то небольшим запаздыванием по отношению к срабатыванию порогового элемента 14}. Для осуществления перекрытия сигналов с выходов пороговых элементов 1Ф и 15 на входах многовходного элемента И 16 они могут быть выИ полнены в виде одновибраторов. На чет вертый вход многовходного элемента И

l6 поступает сигнал с второго выхода

17 6 генератора 1 импульсов, несущий информацию о присутствии в сети измеритель ного сигнала.

При одновременном наличии перечис ленных сигналов на выходе логического элемента И 16 является сигнал, который поступает на управляемый вход аналогового ключа 4, вызывая его замыкание, на первый вход генератора 1 импульсов, вызывая формирование заднего фронта измерительного импульса, и на вход блока 9 формирования пауз,с выхо да которого (после истечения заданного вре мени для возвращения элементов устройства в исходное состояние) сигнал пс ступает на второй вход генератора 1 имп чтьсов, формируя новый единичный скачок напряжения измерительного сигнала (передний фронт и вершину импульса) и начиная новый цикл измерения.

В случае же, если на входах блоков

11 и 12 дифференцирования появятся и сигналы переменного (рабочего) тока,то на входы алгебраического сумматора 13 поступят разнополярные сигналы и поэтому сигнал на его выходе будет равен их разности, что исключит срабатывание раъ нополярных пороговых элементов 14 и

1S появление сигнала на выходе многсьвходового логического элемента И 16 и всего селектора 7.

При поступлении на входы блоков 11 и 12 дифференцирования сигнал пульсации либо помежи (в момент из обращения в нуль) сработает только один из по роговых элементов 14 (или 15), что также исключит появление сигнала на выхо де селектора 7.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в резком расширении области применения данного уст, ройства. формула изобретения

Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее генератор импульсов, опорный резистор, конденсатор, первый вывод которого соединен с первым входным зажимом устройства, последовательно соединенные вычислитель, аналоговый ключ и индикатор, блок формирования пауз, вход которого соединен с первым входом генератора импульсов, второй вход которого соединен с выходом блока формирования пауз, первый выход генератора импуль сов соединен с первым входом вычисли972417 теля и с первым выводом опорного резио тора, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства при одновременном повышении его помехоустойчивости> S в него введены повторитель емкостного тока, селектор, резистивный делитель напряжения, причем второй выход генератора импульсов соединен с вторым выводом конденсатора и с входом резистивного делителя напрг кения, выход которого соединен с вторым входом вычислителя,втс рой вывод опорного резистора соединен с корпусом, первый входной зажим уст ройства соединен с первым входом повто- 1% рптеля емкостного тока, второй вход которого соединен с вторым BxoQH1>tM зажимом устройства, а первый, второй и третий выходы соединены с соответствуюшими входами селектора, четвертый вход которого соединен с первым выходом генератора импульсов, а выход — с входом блока формирования пауз и с управляющим входом аналогового ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 426201, кл. 5 01 R 27/00, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 664122, кл. G 01 R 27/18, 1976 (прототип) .