Преобразователь сопротивления изоляции сетей переменного тока с изолированной нейтралью

)С 01 К 27 У УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНР 1:ьТИЙ ОИСААКИЕ ИЗОБР К Аа"ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ТЕНИ(71) Всесоюзный л, Р аучн элек электр изобреской поисследовароизмеритель с тельных,Ф, КонтролВ. - М.: изоляциергия,504-76 и 9 ел риборов С.В,АнксиЯкименко 621,317,3Цапенко Е ях до 100 в сет 01972,ИнформациокныйЛ.; Ленинградскийтерриториальный цческой информацииИзмерительный7015 ТУ 25-04 листок Умежотраслнтр научии пропагареобразов3589-78.(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯИЗОЛЯЦИИ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА СИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬИ(57) Изобретение относитсяизмерителькой технике. Цельтения - уменьшение динамичегрешности, Преобразователь сгенератор 2 тестового постоя ока, фильтры 3 и 5 нижних рансформатор 17 и демодул Дпя достижения поставленно устроиство введены ключ 4, фильтр 6верхних частот, умножитель 7, сумматор 8, генераторы 9 и 1 О опорных.напряжений, компараторы 11 и 2, преобразователь 13 интервал времени "напряжение, элемент ИЛИ 4, коммутатор 15, модулятор 16 и образованыновые функциональные связи. В описании представлен один из вариантов выполнения преобразователя 13 интервалвремени - напряжение. 3 ил,Изобретение относится к электро- измерительной технике и предназначено,цля непрерывного измерения величины сопротивления изоляции сетей переменного тока с изолированной нейт-.ралью находящихся под напряжениемГили обесточенных, и выдачи нормализованного сигнала, например, для систем судовой автоматики и сбора информации. 10Цель изобретения - уменьшение динамической погрешности измерений.На фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя сопротивления изоляции; на фиг.2 - напряжение на эквивалентном импедансе изоляции при переходном процессе (а) требуемая амплитудно-частотная характеристика второго фильтра нижних частот (б), напряжение на выходе фильтра верхних частот (в), требуемая передаточная характеристика первого компаратора (г); на фиг.3 - преобразователь интервалвремени-напряжение.25Устройство содержит контролируемую сеть 1, последовательно соединенные генератор 2 тестового постоянного тока, фильтр 3 нижних частот, ключ 4, фильтр 5 нижних частот 3 л фильтр б верхних частот, умножитель 7 и сумматор 8. Генераторы 9 и 10 опорных напряжений, подключенные к первым входам компараторов 11 и 12, преобразователь 13 интервал времени напряжение, элемент ИЛИ 14 и последовательно соединенные коммутатор 15, модулятор 16, трансформатор 17 и демодулятор 18. Первый вход и выход умножителя 7 подключены к вторым вхо) дам соответственно компараторов 11 и 12, Выход элемента ИЛИ 14 подключен к управляющему входу коммутатора 15, Выход контролируемой сети 1 подключен к входу фильтра 5 нижних частот, а выход демодулятора 18 является выходом преобразователя сопротивления изоляции.Преобразователь 13 интервал времени - напряжение содержит элемент НЕ 19, ЙЯ-триггер 20 с динамическим управлением, генератор 21 опорного напряжения (Б з ), ключ 22, интегратор 23 со сбросом, экспоненциатор 24, делитель 25, устройство 26 выбор ки и хранения, элемент 27 задержки.Преобразователь сопротивления изо-, ляции сетей переменного тока работает следующим образом. При включении напряжения питания на выходе фильтра 5 нижних частот устанавливается нулевое напряжение, Та- кое же напряжение устанавливается на выходе фильтра 6 верхних частор, и следовательно, на выходе умножителя 7, Поскольку напряжение на вто" рых входах компараторов 11 и 12 меньше, чем опорные напряжения на их первых входах, на выходах этих .компараторов устанавливаются сигналы логического 0. Это приводит к замыканию ключа 4, к установлению нулевого напряжения на выходе преобразователя 13 интервал времени в . напряжение и к установлению коммутатора 15 в положение ".2".Ток 1 от генератора 2 через фильтр 3 нижних частот и замкнутый ключ 4 протекает в контролируемую сеть 1, вызывая заряд эквивалентной емкости (С) изоляции. Изменение напряжения на полном импедансе изоляции передается на выход фильтра 5 нижних частот. Так как содержание высокочастотных составляющих в спект" ре такого сигнала невелико, то напряжение на выходе фильтра б верхних частот также небольшое и меньше величины напряжения 11 , генератора 9. В результате уровень сигнала на выходе компаратора 11 не изменяется, ключ 4 остается замкнутым и процесс заряда емкостей изоляции заканчивается установлением на эквивалентном сопротивлении Я и) изоляции напряжения: т и 3 1Изменение напряжения на импедансе изоляции е выхода фильтра 5 нижних частот через коммутатор 15 (находящийся в положении "2"), модулятор 16, трансформатор 17 демодулятор 18 поступает на выход преобразователя, Окончание этого процесса означает, что преобразователь вьппел на рабочий режим.Пусть в контролируемой сети произошло подключение потребителя с большими емкостями фаэ относительно корпуса. Напряжение (без учета сетевой составляющей) на эквивалентном импедансе изоляции в этом случае имеет форму, показанную на фиг2 а.Для того, чтобы обеспечить максимальное подавление переменных составляющих входного сигнала с частотами, кратными сетевой и при этом макси 12986мально сохранить при передаче форму сигнала (фиг.2 а) фильтр 5 нижних частот должен иметь АЧХ вида, изображенного на фиг.2 б. Нули его коэффициента . передачи должны располагаться на час тотах, равных(осгде ц - круговая частота первой гармоники сетевого напряжения. ЮС выхода Фильтра 5 нижних частот экспоненциальный сигнал поступает на выход фильтра 6 верхних частот, вызывая на его выходе реакцию (1 з 6(7 вида, показанного на фиг.2 в, 5Компаратор 1 должен обладать передаточной характеристикой с гистереэисом вида, изображенного на Фиг.2 г,. Воздействие на его вход сигнала (1 в(1) вызывает на его выходе появле ние импульса длительностью й, отключающего, с помощью ключа 4, на это время генератор 2 от контролируемой сети 1, запускающего преобразователь 13 интервал времени - напряжение и переключающего коммутатор 15 в положение "1", По окончании импульса на выходе преобразователя 13 интервал времени - напряжение появляется и удерживается напряжение 30лПюэ Р"РВ 4где с - постоянная времени Фильт 84ра 6 верхних частот,В умножителе 7 формируется напряжение П (1), противоположное по знаку напряжению.У (г,) Фильтра 5 и величины такой, что напряжение на выходе сумматора 8Пя( ) в( ) 7( ) игде .У - значение У к когоромустремится Ув(С) (фиг,2 а).Пока величина напряжения Б Ь)больше, чем У 2 на выходе компаратора 12 - сигнал логической "1",а коммутатор 15 (управляемый черезэлемент 14 ИЛИ) находится в положении "1". Сброс компаратора 12 приводит к сбросу в ноль напряжения иподключению к входу модулятора 16 вы"хода фильтра 5 нижних частот,Таким образом, несмотря на то,что в контролируемой сети 1 происходит коммутация потребителя с большими емкостями фаз относительно корпуса и возникает переходный процессс постоянной времени 7 и 4 =Киз Сиэ,э+ 37 +сгде сдм - постоянная времени демодулятора 18,появляется напряжение 018 .Это напряжение несет информацию о Ки примерно (с погрешностью не более 10-157) равно асимптотическому значению напряжения (Би), к которому стремится напряжение.Функция преобразования преобразователя 13 (Фиг.3) имеет видоБ = Ке где Х - коэффициент, зависящий от постоянной времени ьв 4 . Преобразователь 13 работает сле" дующим образомВ исходном состоянии на входах преобразователя 13 - сигнал логичен. кого "0" с выходов компараторов и 12. На выходе триггера 20 - сигнал логической "1", удерживающий интегратор 23 и устройство 26 выборки и хранения в обнуленном состоянии. По фронту импульса, поступающего на первый вход преобразователя 13 интервал времени - напряжение, на выходе триггера 20 устанавливается сигнал логического "0", разрешающий работу интепратора 23 и устройства 26 выборки и хранения.Под воздействием этого же импульса замыкается ключ 22 и интегратор 23 в течение промежутка времени й интегрирует постоянное напряжение У, подаваемое с-генератора 21 опорного напряжения, По окончании этого процесса на выходе интегратора 23 имеется следующее напряжение: о1 ГПЦа Ц2 ЭолЭ ф Олэ ффинт иит где ьии - постоянная времени интегратора 23. ЪвНапряжение на выходе экспоненциатора 24 л1 ое" фи 4Ъ щВ/ф 64И 4 914на выходе преобразователя через вре- мяНапряжение на выходе делителя 25лЦиз94Это напряжение через интервал вре мени 1; , определяемый параметрами элемента 27 задержки, после окончания импульса с выхода компаратора 11 запоминается в устройстве 2 б выборки и хранения.1 ОВозврат .преобразователя 13 интервал времени - напряжение в исходное состояние происходит по срезу им".пульса, поступающего на второй входг преобразователя 13 интервал времени - напряжение. При этом также осуществляется обнуление интегратора 23 и устройства 26 выборки и хранения,формула изобретенияЛреобразователь сопротивления изоляции сетей переменного тока с изолированной нейтралью, содержащий генератор тестового постоянного тока первый и второй фильтры нижних частот и последовательно соединенные модулятор, трансформатор и демодулятор, при этом первый выход генератора тестового постоянного тока подключен к корпусу, второй выход соединен с входом первого Фильтра нижних частот, а выход демодулятора является выходом преобразователя сопротивления изоляции, о т л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью уменьщейиядинамической погренности измерений,в него введены первый и второй генераторы опорных напряжений, первый ивторой компараторы, преобразовательинтервал времени - напряжение, клкч,элемент ИЛИ и последовательно соединенные фильтр верхних частот, умножитель, сумматор и коммутатор, приэтом второй вход коммутатора объединйн с входом Фильтра верхних частоти вторым входом сумматора и подключен к выходу второго фильтра нижнихчастот, вход которого через ключ подключен к выходу первого фильтра нижних частот, выходы первого и второго генераторов опорных напряженийсоединены с первыми входами соответственно первсго и второго ксмпараторсв, вторые входы которых подключенысоответственно к первому входу и выходу умножителя, выход первого комнаратора соединен с управляющим входом ключа, входом запуска преобразователя интервал времени - напряжение и с первым входом элемента ИЛИ,выход второго компаратора соединен с,вторым входом элемента ИЛИ и с входомобнуления преобразователя интервалвремени - напряжение, выход которого подключен к второму входу умножителя, а выход элемента ИЛИ одключен к управляющему входу коммутатора, выход ксторсгс соединен с входоммодулятора.Й дСоставитель И,Михал Редактор Н:;Бобкова Техред И.Попович ктор А. Зимокос Тираж 731 Лоосударственного комитета СССРлам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб., д. аказ 885/48ВНИИПИ 1303 роизводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4