Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей

(51)5 1 1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТ АВТОРСКОМУ С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Центральный научно-исследовательский институт судовой электротехники итехнологии(56) 1. Шаткин А.Н, Контроль состояния изоляции о электроустановках напряжениемвыше 1000 В. Изд, Сарат, ун-та, 1983,2. Авторское свидетельство СССРМ 1541533, кл. 6 01 В 27/18, 1991,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерении величины сопротивления изоляции трехфазныхсетей переменного тока, находящихся подрабочим напряжением, а также обесточенных сетей, имеющих значительные емкости по отношению к корпусу объекта. При определенных подключениях устройства оно может измерять сопротивление изоляции однофазных сетей и сетей постоянного тока. Цель изобретения - повышение быстродействия и достоверности за счет измерения сопротивления в каждый период источника измерительного переменного напряжения повышенной частоты. Устройство содержит высокочастотный генератор 1, преобразователь 2 однофазного высокочастотного напряжения в трехфазное, усилители 3, выходные трансформаторы 4 - 6. устройство 7 определения максимума амплитудного значения одной из фаз высоко:астотного трехфазного напряжения, трансформатор 8 тока, заграждающий фильтр 9, аналоговый ключ 10, измерительный конденсатор 11, аналоговый делитель 12 сигналов, выходной блок 13, блок искусственной нулевой точки 14, выпрямитель 15. 1 ил.И б етение относится к измеритель- введены высокочастотный генератор, презо ретениеной технике, в частности к измерениям ве- обраэовательоднофазного высокочастотноличины сопротивления изоляции го напряжения в трехфазное, усилителитрехфазных сетей переменного тока, нахо- трехфазного напрякения с выходнымидящихся под рарабочим напряжением, а так трансформаторами, блок определения макже обесточенных сетей, имеющих симума амплитудного значения одной иззначительные емкости по отношению к кор- фаз высокочастотного трехфазного напряпусу объекта, При определенных подключе- жения, трансформатор тока, заграждающийниях устройствройства оно может измерять фильтр, настроенный на частоту высокочасопротивление изоляций однофазных сетей 10 стотного измерительного напряжения, изи сетей постоянного тока. мерительный(накопительный) конденсатор,Известнотакжеустройстводля измере- аналоговый делитель сигналов, причем выния сопротивления изоляции электрических ход высокочастотного генератора подклюсетей, содержащих источник измерительно- чен к входу преобразователя однофаэногого напряжения, датчик измерительного то напряжения в трехфэзное, выходы которогока, блок искусственной нулевой точки, подключены к входам усилителей с выходвыпрямитель, индикатор и компенсирую- ными трансформаторами, вторичные обмотщие емкостис и 1, ки двух тоансформаторов подключеныкНедостатком указанного устройства яв- блоку определения максимума амплитудноляется невозможность измерения обесто го значения одной иэ фаз высокочастотногоченных сетей, а также наличие трехфазного напрякения, а первая вторичкомпенсирующих емкостей, которые не по- ная обмотка третьего трансформатора чезволяют достоверно измерять сопротивле- рез трансформатор и искусственнуюние изоляции сети, например судовой, так нулевую точку подключена к измеряемомукакемкостьсетейвкаждыймоментвремени 25 обьскту, вторая вторичная обмотка черезне известна. выпрямиель подключена к первому входуИзвестно также устройство для изме- аналогового делителя сигналов, два выходарения сопротивления изоляции электриче- трансформатора тока с одной стороны соеских сетей, содержащих источник динены между собой непосредственно, а сизмерительного напряжения, датчик изме другой стороны соединены между собой черительного тока, блок искусственной нуле- рез заграждающий фильтр, причем один извой точки, блок измерения напряжения, выходов трансформатора тока подключен кблок ускоренного переходного процесса, ключу, которым управляет блок определепороговый логический элемент И, генера- ния максимума амплитудного значения одтор тактовых импульсов, вычислитель и 35 ной из фаэ высокочастотного трехфазногоаналоговый ключа оговый ключ 21. напряжения, к выходу ключа подключен изНедостатком указанного устройства мерительный накопительный) конденсаторявляется сравнительно большая длитель- и второй вход аналогового делителя сигнаность установления измерительного на- лов, к выходу которого подключен выходнойпряжения. невозможность измерения сети 40 блок индикатор),постоянного тока, а также создание ради- Поскольку указанные отличительныеопомех за счет переходных процессов в признаки отсутствуют у прототипа, предлаэлектросетях. гаемое техническое решение отвечает критерию "новизна".Целью изобретения является повыше Благодаря такому выполнению устройние быстродействия и достоверности изме- ства для измерения сопротивления изолярения сопротивления изоляции за счет циисетей переменного, постоянноготокаиизмерения сопротивления в каждый период обесточенных сетей обеспечивается возисточника измерительного переменного на- можность ускоренного перезаряда измерипряжения повышеннойчастоты, 50 тельного конденсатора и полученияЦель достигается тем, что в устройство напряжения на входе выходного блока, прядля измерения сопротсо ротивления изоляции мо пропорционального сопротивлению изоэлектрической сети, содержащее транс- ляции сети.Таким образом, у предлагаемого устсоединены звездой, последовательно сое ройства уменьшение времени смены инфординенные источник изме итэмерительного напря- мации о сопротивлении изоляции сетей ижения, датчик изме ит лььзмерительного тока, блок повышении достоверности измерения поискусственнои нулевойевой точки (симметрич- зволяет сделать вывод: предлагаемое техез сторов) ьыпрямите 1 ь и ническое решение соответствует критериювыходной блок (индикатор), дополнительно "существенные отличия".На чертеже изображена функциональная схема устройства.Устройство состоит из высокочастотного генератора 1, преобразователя 2 однофазного оысокочастотного напряжения в трехфэзное, трех усилителей 3 с выходными трансформаторами 4-6, устройства 7 определения максимума амплитудного значения одной из фаз высокочастотного трехфазного напряжения, трансформатора 8 тока, эаграждающего фильтра 9, настроенного на частоту высокочастотного измерительного сигнала, аналогового ключа 10, измерительного (накопительного) конденсатора 11, аналогового делителя 12 сигналов, выходного блока 13, блока искусственной нулевой точки 14, выпрямителя 15 измерительного напряжения.На чертеже изображены также схема трехфэзной сети 16 обьекта и эквивалентная схема 17 сопротивления изоляции и емкости контролируемой сети:Выход высокочастотного генератора 1 подключен к входу преобразователя 2 однофазного напряжения в трехфазное, выходы которого подключены к входам трех усилителей 3, снабженных трансформаторами 4 - 6. Вторичные обмотки трансформаторов 4 и 5 подключены к устройству 7 определения максимума амплитудного значения третьей фазы, а первая вторичная обмотка трансформатора 6 с одной стороны через трансформатор 8 тока подключена к корпусу измеряемого объекта, э с другой стороны через искусственную нулевую точку подключена к шинам трехфазной сети 16. Вторая вторичная обмотка трамсформатора 6 через выпрямитель 15 подключена к первому входу аналогового делителя 12 сигналов. Два выхода трансформатора 8 тока с одной стороны соединены между собой непосредственно, а с другой стороны соединены между собой через заграждающий фильтр 9, причем один из выходов трансформатора 8 тока подключен к ключу 10, которым управляет устройство 7 определения максимума амплитудного значения третьей фазы. К выходу ключа 10 подключен накопительный (измерительный) конденсатор 11 и второй вход аналогового делителя 12 сигнала, к выходу которого подключен выходной блок (индикатор).Устройство работает следующим образом.Синусоидальное напряжение с генератора 1 поступает на преобразооатель 2 однофазного высокочастотного напряжения в трехфазное. С выхода преобразователя 2 однофазные напряжения одинаковой частоты и амплитуды, сдвинутые на 120 О, посту 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 пают нэ входы трех однотипных усили гелей 3. снабженных трансформаторами 4-6, Вторичные обмотки трансформатороо 4, 5 подключены к устройству 7 определения максимума амплитудного значения напряжения с трансформатора 6, Первая вторичная обмотка трансформатора 6, о которую трансформируется цапрлжение измерительного источника, включена в измерительную цепь, состоящую иэ трансформатора 8 тока (искусственной нулевой точки 14 сети). объекта 16 и эквивалентной схемы 17 сопротивления изоляции и емкости.Ток, протекающий по укаэанной цепи, индуцирует ЭДС в трансформаторе 8 тока, пропорциональную току о этой цепи, а ток о этой цепи находится в полной эаоисимослц от суммарного сопротивления изоляции и суммарной емкости кондецсатороо. В указанном режиме на трансформаторе 8 тока обеспечивается падение цапрлжецил как высокочастотного (измерительного), так и напряжения сети, С целью выделения высокочастотного сигнала выходная обмотка трансформатора 8 разделена на дое равные части и через заграждающий фильтр 9 соединена таким образом, что низкочастотная составляющая тока эакорочена, а высокочастотная составляющая полного тока снимается с одной из вторичных обмоток трансформатора 8 тока и поступает на ключ 10,Как известно, полный ток измеряемой цепи состоит из активного тока и емкостцого тока. Активный ток совпадает по Фазе с напряжением, а емкостный ток опережает напряжение на 90 О. Следовательно, в момент максимального значения напряжения полный ток равен амплитудному значению активного тока. Таким образом, в момент равенства нулю емкостного тока устройство 7 определения максимума амплитудного значения одной из фаз высокочастотного напряжения формирует кратковременный импульс, открывающий ключ 10 для заряда конденсатора 11. Конденсатор 11 заряжается напряжением, пропорциональным активному току, протекающему по измеряемой цепи, При этом получается:О 1:- =,О 2Воз где О 1 - напряжение на трансформаторе тока (на конденсаторе 11);О 2 - напряжение измерительного источника;Йоэ - сопротивление изоляции сети.Если теперь напряжение О 2 разделить на О 1, то получится.1758591 повышения быстродействия и достоверности измерения сопротивления в каждый 02 02 1 из - := --- = 1 оз 01 02 период источника измерительного переменного напряжения повышенной частоты, в него дополнительно введены высокочастотный генератор, преобразователь однофазного напряжения в трехфазное,т.е. прямо пропорциональная зависимость 02отношения -- от сопротивления изоля- О усилители трехфазного напряжения с выходными трансформаторами, блок определения максимума амплитудного значения одной иэ фаз высокочастотного трехфазно 10 го напряжения, трансформатор тока, заграждающий фильтр, настроенный на аналоговый делитель сигналов, причем выход высокочастотного генератора подключен к входу преобразователя однофазного напряжения в трехфаэное, выходы которого подключены к входам усилителей с выходными трансформаторами, вторичные обмотки двух трансформаторов подключены к блоку определения максимума амплитудного значения одной из фаз высокочастотного трехфазного напряжения, а первая вторич 20 25 ная обмотка третьего трансформатора через трансформатор тока и искусственную нулевую точку подключена к измеряемому объекту, вторая вторичная обмотка через 30 выпрямитель подключена к первому входу аналогового делителя сигналов, два в: хода трансформатора тока с одной стороны соеФормула изобретения динены между собой непосредственно, а с другой стороны соединены между собой через заграждающий фильтр, причем один из выходов трансформатора тока подключен к ключу, которым управляет блок определения максимума амплитудного значения одной из фаз высокочастотного трехфазного напряжения, к выходу ключа подключен измерительный конденсатор и второй вход аналогового делителя сигналов,35 40 Составитель Ю.СычевРедактор Т,Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Заказ 2998 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 ции,Напряжение с выхода аналогового делителя 12 синала, прямо пропорциональное сопротивлению изоляции сети, поступает на выходной блок 13. С второй вторичной обмотки трансформатора 6 через выпрямитель 15 поступает напр;жение, равное напряжению измерительного источника, на вгорой вход аналогового делителя 12 сигналов, где из нелинейного напряжение на конденсаторе 11 преобразуется в линей оеТаким образом, благодаря смене информации о сопротивлении изоляции сети в каждый период высокочастотного измерительного напряжения максимально повышено быстродействие устройства для измерения сопротивления изоляции сети, Напряжение с выхода аналогового делителя 12 сигналов, прямо пропорциональное сопротивлению изоляции сети, а также отсутствие зависимости изменения измерительного напряжения обеспечивают достоверность и точность измерения. Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, содержащее трансформаторы, первичные обмотки которых соединены звездой, последовательно соединенные источник измерительного напряжения, датчик . измерительного тока, блок искусственнойнулевой точки, выпрямитель и выходной блок, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью частоту высокочастотного измерительного15 напряжения, измерительный конденсатор,