Устройство контроля состояния изоляции электрооборудования

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 51) С 01 К 31/О ИСА ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРТИ 1ПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОСТОЯНИЯИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ(57) Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для обеспечения безопасности эксплуатации электроустановок потребителей за счет непрерывного косвенного бесконтактного контроля тока утечки как разности входного и выходноготоков электрооборудования, Цель изобретения - расширение области использования и повышение точности контроля. Это достигается путем исключения мультипликативной составляющейпогрешности при контроле тока утеч 01566313 ки как разности входного и выходноготоков электрооборудования. Исключение мультипликативной составляющейпогрешности достигается дифференциальным включением двух дифференциальных магнитных модуляторов, Устройство содержит источник 1 питания,внешний трубчатый токопровод 2, внутренний трубчатый токопровод 3, первый4 и второй 5 дифференциальные магнитные модуляторы, обмотки Ь, 7 возбуждения первого дифференциальногомагнитного модулятора, обмотки 8, 9возбуждения второго дифференциального магнитного модулятора выходнуюобмотку 10 первого дифференциальногомагнитного модулятора, выходную обмотку 11 второго дифференциальногомагнитного модулятора, электрооборудование 12, генератор 13 возбуждения,избирательный усилитель 14, детектор15, блок 16 представления информации, компаратор 17, формирователь 18сигнала управления блока защитногоотключения. Устройство характеризуется повышенной точностью контроля призначительных токах потребления нагрузки, 2 ил.Изобретение относится к электро- измерительной технике и предназначе но для обеспечения безопасности эксплуатации электроустановок потребителей за счет непрерывного косвенно 5 го бесконтактного контроля тока утечки как разности входного и выходного токов электрооборудования.Цель изобретения - расширение области использования и повышение тач ности контроля.На фиг1 представлена структурная схема устройства с условным разнесением сердечников модуляторов; на фиг. 2 - пример возможного выполнения устройства, обеспечивающего независимую настройку элементов магнитного преобразователя и токопроводов, 20Устройство содержит источник 1 питания, внешний трубчатый токопровод 2, внутренний трубчатый токопровод 3, первый дифференциальный магнитный модулятор 4, второй дифференциальный 25 магнитный модулятор 5, обмотки 6 и 7 возбуждения первого модулятора, обмотки 8 и 9 возбуждения второго модулятора, выходную обмотку 10 первого модулятора, выходную обмотку 11 второго модулятора, электрооборудование 12, генератор 13 возбуждения, избирательный усилитель 14, детектор 15, .блок 16 представления информации; . компаратор 17, формирователь 18 сигнала управления блока защитного отключения, Первый вывод источника 1 питания соединен с внешним трубчатым, токопроводом 2 а второй вывод - с внутренним трубчатым токопроводом 3, второй вывод которого соединен с первым входом электрооборудования 12, второй вход которого соединен с вто. рым выводом внешнего трубчатого токо- провода 2, обмотки возбуждения первого 6, 7 и второго 8, 9 дифференциальных магнитных модуляторов 4 и 5 соединены между собой последовательно,.а их крайние выводы соединены с первым и вторым выходом генератора 13 возбуждения, выходные обмотки 1050 и 11 первого и второго дифференциальных магнитных модуляторов соединены между собой последовательно и встречно, а своими свободными выводами соединейы с входами избирательного усилителя 14, выход которого соединен с входом детектора 15, выход которого соединен с первым входом блока 16 представления информации и входомкомпаратора 17, первый выход которого соединен с вторым входом блока 16представления информации, второй выход компаратора 17 соединен с входомформирователя 18 сигнала управления блока защитного отключения, выходкоторого является выходом устройства.Работа устройства заключается вследующем,Производится ориентировка магнитных модуляторов 4 и 5 по отношениюк внешним магнитным полям (помехам) Н.,Ориентировка производится при полностью включенном устройстве, нопри отсутствии тока нагрузки в токопроводах 2 и 3, по минимуму информативного сигнала в блоке 16 представления информации. Генератор 13 возбуждения вырабатывает знакопеременныепериодические с частотой Г импульсыотока с амплитудой, достаточной длятого, чтобы обеспечить значительное.перенасыщение сердечников модуляторов 4 и 5 при прохождении импульсовпо обмоткам 6 и 7, 8 и 9. В этомслучае каждый из модуляторов работает как ферразонд, чувствительныйко всем внешним постоянным и маломеняющимся по сравнению с частотойГ магнитйым полям. Задачей предварительной ориентировки является нахождение такого пространственногорасположения модуляторов 4 и 5, когда информативный сигнал выходной цепи, общей для обоих модуляторов, минимален, Встречное включение выходовкаждого из модуляторов в общей цепиобеспечивает практически нулевойуровень выходного сигнала помехи. Зависимость выходного сигнала каждого ииз модуляторов от пространственногорасположения по отношению к превалирующему магнитному полю объясняется в первую очередь анизотропностьюмагнитных свойств сердечников и неидентичностью обмоток возбуждениясердечников, а также несимметричностью выходной обмотки модулятора.На практике ориентировка модуляторов осуществляется попеременным вращением их вокруг собственных осейдо получения минимального отсчета индикатора в блоке 16 представления информации.При достаточно хорошей идентичности модуляторов 4 и 5 можно достичьпрактически нулевого отклонения, что5 15 в последующем предопределяет возможность измерения малых значений тока утечки. В таком положении модуляторы 4 и 5 Аиксируют конструктивными крепежными элементами (на фиг, 2 не показаны) на плате 19. Крепежные детали и сама плата 19 должны быть выполнены из магнитных диэлектриков,Дополнительно плата с модуляторами может быть перемещена в магнитный экран, что увеличивает потенциальные возможности измерения всего устройства в целом в условиях значительных напряженностей полей помех. Вся система в целом имеет значительно меньший порог чувствительности чем отдельный модулятор, и одновременно с этим уменьшается влияние дестабилизирующи 2;факторов, таких как нестабильность частоты Йр, дрейф нуля отдельного модулятора, температурный уход и пр.Производится ориентировка магнитных полей рассеяния токопроводов 2 и 3 относительно койтура интегрирования модулятора 4. По токопроводам 2 и 3 во встречных направлениях пропускается один и тот же ток максимально возможного для данного сечения токонроводов значения. Поочередным вращением, а при необходимости и незначительным смещением, токопроводов 2 и 3 в окне модулятора 4 относитель но его геометрической оси добиваются возвращения показаний индикатора в блоке 16 к нулевому уровню, Положение токопроводов 2 и 3 фиксируют, например, с помощью штифтов или винтов в крепежных узлах 20. В этом случае токопроводы 2 и 3 независимо друг от друга имеют и сохраняют оптимальное положение, в котором действие магнитных полей тока, протекающего по токопроводам во встречных направлениях, взаимно компенсируется практически в каждой точке интегрирующего контура модулятора 4, чем устраняется появление методической мультипликативной погрешности всей системы первичного преобразователя ЬТ- ЬН, сохраняется порог чувствительности, достигнутый введением в устройство модулятора 5, до весьма больших значений сравниваемыхтоков. Магнитный преобразователь готов к работе.При включении низковольтного питания (аккумулятора), например троллей 66313 6буса, от которого работают все управляющие аппараты машины, одновременно подается питание на устройствоконтроля изоляции. Генератор 13 начинает вырабатывать импульсы тока счастотой Г поступающие в обмотки6, 7 и 8, 9 возбуждения, модуляторов4 и 5 соответственно, приводя их сер 10дечники в состояние, характеризующееся знакопеременным их намагничиванием до насыщения и вьппе, ЭДС.в выходнойцепи модуляторов 4 и 5, образованнаявыходными обмотками 10 и 11, в отсутствие магнитного поля, действующего на модулятор 4, практически несодержит четных гармоник сигнала возбуждения, т.е. Е Г = О, При подключениик сети энергопитания силовогоэлектрооборудования 12 по контуру то"ка утечки ответвляется часть входного тока. Если сопротивление изоляциибольше допустимого, то ток утечки и,соответственно, разность токов в токопроводах блока модулятора находится в зоне нечувствительности модулятора 4, т.е. не вызывает сколько-нибудь заметного изменения Е Г, которое можно было бы зафиксировать с поьмощью избирательного усилителя 14, дедетектора 15 и индикатора в блоке 16представления инАормации, Измерительныйприбор показывает отсутствиетока утечки,При ухудшении изоляции и возрас 35тании тока утечки и разности токовв токопроводах 2 и 3 пропорциональноей растет напряженность магнитногополя в окружении токопровода,. что фиксируется в выходной обмотке 10 модулятора 4 линейным ростом амплитудывторой гармоники Е 1 О, а после выделения и усиления ее в усилителе 14; через детектор 15 преобразуется в45 постоянное напряжение, амплитуда которого пропорциональна измеряемомутоку утечки, Показания индикатора вблоке 16 в силу того, что весь тракт,обработки информативной величины, аименно амплитуды ЕГ, линеен, также пропорциональны току утечки. Еслиток утечки достигает максимальнодопустимого значения, то постоянноенапряжение на выходе детектора достигает значения заранее установленного напряжения уставки, подаваемого навторой вход компаратора 17, и компаратор срабатывает. На его выходе появляется сигнал, обеспечивающий однов-,ременное срабатывание автономной сигнализации в блоке 18 представленияийформации и запуск формирователя 18снгнала управления блоком защитногоотключения, посредством которогомогут быть задействованы мощные сильнОточные коммутационные аппараты,оТключающие источник 1 от электрооборудования. Формула изобретенияУстройство контроля состояния изоляции электрооборудования, содержаще дифференциальный магнитный модулятор, выполненный на двух кольцевых сердечниках, через окно которых проходит токопроводящая система, соединяющая электрооборудование с внешним источником питания и состоящаяФи внешнего трубчатого и внутреннего трубчатого или цилиндрического изолированных друг от друга токопровбдов, продольные оси которых параллельны оси кольцевых сердечников, гЕнератор импульсов тока возбуждения дифференциального магнитного модулятора, выход генератора импульсов тока возбуждения дифференциального магнитного модулятора соединен с первым вйводом обмотки возбуждения первого дифференциального модулятора, вторые выводы внешнего трубчатого и вйутреннего трубчатого токопроводов соединены с клеммами для подключенияобъекта контроля, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширенияобласти использования и повышенияточности контроля, дополнительновведены второй идентичный первомудифференциальный магнитный модулятор,избирательный усилитель детектор,компаратор, блок представления информации, Формирователь сигнала управления блока защитного отключения,второй вывод генератора импульсовтока возбуждения дифференциальногомагнитного модулятора соединен с первым выводом обмотки возбуждения второго дифференциального магнитного модулятора, второй вывод которой соединен с вторым выводом обмотки воэщ буждения первого дифференциальногомагнитного модулятора, выходные обмотки первого и второго дифференциальных магнитных модуляторов соединенымежду собой последовательно и встреч но, а своими свободными выводами соединены с входом избирательного усилителя, выход которого соединен свходом детектора, выход которого соединен с входом компаратора и пер О вым входом блока представления информации, первый выход компаратора соединен с вторым входом блока представления информации, второй выход компаратора соединен с входом формирователя сигнала управления блока защитногоотключения.156631 З Редактор В. Данко Тираж 556 Подписно аказ 12 г:ри твенного комитета по изооретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д . ч(5 осуд роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Состав Техред ель Б. ДрачевОлиййык Корректор М. Шароши