Устройство для измерения сопротивления изоляции сети постоянного тока

Номер патента: 1118939

Авторы: Брызгало, Иванов, Машенков, Петров

ZIP архив

Текст

/ЪОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ КОИ Селга(71) Витебский завод злектроизмерительных приборов им. 60-летия Великого Октября и Всесоюзный научноисследовательский институт электроизмерительных приборов(53) 621.327,333(088.8)56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 664122, кл, С 01 К 27/18, 1978,а 2. Авторское свидетельство СССРИ 761939, кл. С 01 К 27/18, 1979(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯСОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СЕТИ ПОСТОЯН-:НОГО ТОКА, содержащее генератор импульсов, опорный резистор, разделительный конденсатор, блок фиксацииуровня, блок деления, программный 80, 11 939 А блок, причем один выход программного блока соединен с первым вхрдом генератора импульсов, разделительный конденсатор соединен с первым входным зажимом, другой выход программного блока через блок фиксации уровня соединен с первым входом блока деления, выводы опорного резистора соединены .с информационными входами блока фиксации уровня, о т л и ч а ю - щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен блок определения емкости сети, вход которого соединен с пер-вым входным зажимом, выход блока определения емкости соединен с вторымвходом блока деления, второй вход генератора импульсов соединен с первым выводом опорного резистора, вто". рой вывод которого соединен с земляной клеммой, а выход генератора импульсов соединен с второй обклад. с: кой разделительного конденсатора.1118931Изобретение относится к электроизмерительной технике и может бытьиспользовано в телеметрических системах измерения сопротивления изоляции на энергетических объектах различного назначения для измеренияактивной и емкостной составляющихкомплексного сопротивления высокоимпедансных КС-цепей, находящихся подпостоянным напряжением или обесточен Оных фИзвестно устройство для измерениясопротивления изоляции электричес. -ких сетей, которое содержит последовательно соединенные генератор импуль сов, опорный резистор и конденсатор,соединенный своим вторым выводом свходной клеммой устройства и черезразвязывающий блок с входом блокаопределения экстремума и первымвходом вычислительного блока, второйи третий входы которого подключенык соответствующим выводам опорногорезистора, а четвертый вход - к выходу блока определения экстремума,входу блока формирования пауз и первому входу генератора импульсов,второй вход которого подключен квыходу блока формирования пауз, причем первый и второй выходы вычисли 30теля через аналоговый ключ соединены с индикатором.Принцип измерения заключается вследующем. На контролируемую сеть отгенератора импульсов через образцовый резистор и конденсатор воздейст- З 5вуют перепадом тестового напряжения.Приэтом на импедансе изоляции формируется апериодический импульс, имеющий крутой передний фронт нарастания,экстремум и пологий задний фронтспада напряжения, а на опорном резисторе выделяется затухающее напряжение, пропорциональное полному току,потребляемому импедансом .изоляции оттестового генератора. В моментэкстремума напряжения на импедансеизоляции емкостная составляющая полного тока равна нулю. Отсюда отношение амплитудного значения напряженияэтого экстремума к величине тока, 50потребляемого импедансом изоляции вэтот момент времени, пропорциональноконтролируемому сопротивлению изоляция и не зависит от емкости сети 11 1. 5Недостатком устройства являетсясложность аппаратурной реализацииуравнения преобразования и большая погрешность измерения, связанная с необходимостью точной фиксации момента измерения на пологой вершине информационного сигнала, когда диапазон и скорость изменения напряжения знаменателя уравнения преобразования велики. Чтобы повысить точность измерения, можно увеличить емкость конденсатора, но при этом уменьшатся быстродействие измерения и значительно увеличатся габариты устройства иснизится его надежность.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока, которое содержит генератор импульсов, опорный резистор, разделительный конденсатор, блок фиксации уровня, блок деления, программный блок, причем один выход программного блока соединен с первым входом генератора импульсов разделительный конденсатор соединен с первым входным зажимом, другой выход программного блока через блок фиксации уровня соединен с первым входом блока деления, выводы опорного резистора соединены с информационными входами блока фиксации уровня.Принцип измерения заключается в следующем. Если емкость сети много меньше емкости разделительного конденсатора и сопротивления изоляции сети много больше сопротивления образцового резистора, то сопротивление изоляции в первом приближении обратно пропорционально напряжению, выделенному на опорном резисторе и измеренному в момент времени, как минимум на порядок больший постоянной времени переходного процесса в КС-цепи подключения импульсного генератора к контролируемой сети 1 2 .Недостатком устройства является низкая точность измерения, вследствие влияния на уравнение преобразования величины емкости сети, особенно при больших ее значениях, а также допущений, принятых при выводе уравнения преобразования.Цель изобретения - повышение точности измерения.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления изоляции сети постоянного тока, содержащее генератор импульсов, опорный резистор, разделительный конденсатор, блок фиксации(2 ф(р-Х)(р-Х,) ф 1 З 5 Х Х 4 1 2 стичес арак тенения- корни 4 изоля ии; этом фтоянной Пр 2 векме ни дел по Еслри С = теперь выбратапряжения на от,- 1 О В,С,момент изме рном резисВ рени торе е(4) промежуток завершения ой экспонен юбой емкости простится(5) 50 ен ы выр5 се ст цесс (5), жени Е е 2Х 1о, вырал анализа впряжениеставляетэкспоненемени й,удой Е иемени Е,= з ффффф (7 Е -ф что н2 прехающнхной вампли С,ъ С и К 4 Всправедливо С учетом до также с учет оотношение Хп Х 8) и в 3уровня, блок деления, программный блок, причем один выход программного блока соединен с первым входом генег ратора импульсов, разделительный конденсатор соединен с первым входным зажимом, другой выход программного блока через блок Фиксации уровнй соединен с первым входом блока деления, выводы опорного резистора соединены с инФормационными входами 1 О блока фиксации уровня, введен блок определения емкости сети, вход которого соединен с первым входным зажимом, выход блока определения емкости соединен с вторым входом 15 блока деления, второй вход генератора импульсов соединен с первым выводом опорного резистора, второй вывод которогосоединен с земляной клеммой, а выход генератора импульсов 20 соединен с второй обкладкой разделительного конденсатора. На чертеже приведена блок-схема устройства.Устройство содержит генератор 1 импульсов, опорный резистор 2, разделительный конденсатор 3, измеряемое сопротивление 4 изоляции, емкость 5 сети, блок 6 Фиксации уровня, блок 7 деления, программный блок 8 и блок 9 определения емкости сети.- сопротивление Ц- емкость 5 сети;К - сопротивление опорногорезистора 2;3- емкость разделительногконденсатора 3,ременной форме зти выражениИд х, х,ыражения (5) видно,на опорном резисторесобой сумму двух затут: быструю с постоян= 1 Х и начальноймедленную с постоян 1 Я и амплитудой 4Выход генератора 1 импульсов через разделительный конденсатор 3 соединен с первым входным зажимом и входом блока 9 определения. Первый выход программного блока 9 соединен с первым входом генератора 1 импульсов, а второй выход программного блока 8 через блок 6 фиксации уровня соединен с первым входом блока 7 деления. Выводы опорного резистора 2 соединены со вторым входом генератора 1 импульсов и земляной клеммой соответственно, а так же с информационными входами блока 6 фиксации уровня.Устройство работает следующим образом.Перепад тестового напряжения с выхода генератора 1 амплитудой Ео воздействует на контролируемую сеть и Формирует на импедансе изойяции апериодическийимпульсный сигнал ЦкИ), а в основной измерительной ветви схемы - затухающий информационный сигнал 0 (С). Математические выражения этих сигналов в оперативной форме имеют вид:(1 1 тг, 245Из выражения (9), видно, что уран нение преобразования устройства - прототипа является нелинейным относительно контролируемого параметра - сопротивления 4 изоляции и зависит от емкости 5 сети, особенно при боль ших ее значениях. С целью уменьшения этого влияния в прототипе увеличивают емкость разделительного конденсатора 3. Однако в этом случае при работе с реальными сильноразвет вленными сетями, где емкость полюсов может достигать несколько сотен микрофарад, для достижения необходимой точности измерения необходима емкость разделительного конденсатора 20 3 несколько тысяч микрофарад.В предлагаемом устройстве увеличение точности измерения достигается компенсацией влияния емкости 5 сети на уравнение преобразования 25 посредством указанных блоков.Принцип компенсации заключается в следующем, При условиях К С ( К С И К, ( К 4 подкоренное выражение уравнения (3) упростится 30+КС 2 КСС 5 Фа его знаменательС п(Кг К 4) 1 40К 4 СбКг С К 4 СПКг Сз К С(121Скорректированное уравнение преобразования предлагаемого устройства на основании (9), (11) и (.12) получают в видеХ+С, йг"о(изм)= о2 оС1 24 откуда. 50Й: -- о - К сК 041Ео Сз 1 ). 01 йзм 1 5 01 изм) иТаким образом, контролируемое сопротивление 4 изоляции обратно пропорционально напряжению П (Т ) на.55 опорном резисторе 2 и текущему значению емкости 5 сети во всем диапазоне ее изменения. Момент времени Тщ определяется в программном блоке 8 в соответствии с уравнением (6); В этот момент времени происходит запись напряжения,на опорном резисторе 2 в блоке 6 фиксации, С его выхода напряжение поступает на вход знаменателя блока 7 деления.Для компенсации влияния емкости 5 сети на уравнение преобразования на вход блока 9 определения емкости сети поступает напряжение, выделенное на импедансе изоляции П(1), описанное выражением (4). Чтобы исключить влияние на уравнение преоб-. разования (14), входное сопротивление блока 9 определения емкости обеспечивают достаточно большим.Полученное значение емкости 5 сети подают на вход блока 7 деления. В результате деления на выходе устройства имеют напряжение, пропорциональное контролируемому сопротивлению 4 изоляции и независимое от емкости 5 сети во всем диапазоне ее изменения в соответствии с уравнением (14).Подключение в предлагаемом устройстве опорного резистора 2 между землей сети и земляным выводом генератора 1 импульсов в отличие от прототипа, где он подключен между выходом генератора и разделительным конденсатором 3, позволяет значительно увеличить точность измерения за счет жесткой фиксации. потенциала второго информационного входа блока 6 фиксации уровня относительно "нуля" схемы. У прототипа оба информационных входа блока 6 потенциально незаземлены и "нуль" на выходе схемы устанавливают искусственно путем установки разных коэффициентов передачи по обоим входам блока, что представляет трудности при аппаратурной реализации, усложняет настройку устройства и значительно снижает точность измерения за счет временной и температурной нестабильности определяющих коэффициенты передачи элементов блока 6.Преимущество изобретения по сравнению с прототипом заключается в увеличении точности измерения за счет линейности уравнения преобразования (14) и его инвариантности к измене-. ниям емкости сети во всем диапазоне измерения, Кроме того, точность измерения повьппается за счет упроще" ния схемы измерения напряжения инСоставитель О. ПанчерниковРедактор Л,ПчелинскаяТехред Л,Коцюбна Корректор В Гирняк Заказ 7445/32 Тираж 710 Подписное ВНИКЛИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиап ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 11 формационного сигнала 11(Т ) - входной схемы блока фиксации уровня, являющейся основным источником инструментальной погрешности у прототипа.Компенсация влияния емкости сети на,уравнение преобразования позволяет значительно уменьшить емкость разделительного конденсатора и расширить диапазон измерения при сохранении достигнутой точности, что позволяет, в свою очередь, увеличить 18939 8быстродействие измерения (на основании (6 и обеспечивает возможностьповысить точность измерения путемуменьшения инструментальной погрешности из-за значительного сокращениядлительности цикла измерения.Уменьшение емкости разделительного конденсатора позволяет снизитьгабариты и стоимость устройства одно О .временно с увеличением его надеж- ности

Смотреть

Заявка

3571292, 30.03.1983

ВИТЕБСКИЙ ЗАВОД ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ ИМ. 60-ЛЕТИЯ ВЕЛИКОГО ОКТЯБРЯ, ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

ИВАНОВ АЛЕКСАНДР АЛЕКСЕЕВИЧ, БРЫЗГАЛО ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ, МАШЕНКОВ ВАЛЕРИЙ МИХАЙЛОВИЧ, ПЕТРОВ КОНСТАНТИН ВАСИЛЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01R 27/18

Метки: изоляции, постоянного, сети, сопротивления

Опубликовано: 15.10.1984

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-1118939-ustrojjstvo-dlya-izmereniya-soprotivleniya-izolyacii-seti-postoyannogo-toka.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Устройство для измерения сопротивления изоляции сети постоянного тока</a>

Похожие патенты