Устройство для неразрушающего контроля прочности изоляции электрических цепей

(51)5 6 01 В 31/02, 31/14 ГОСУДАРСТВ Е ННОЕ ПАТЕ НТН ОЕВЕДОМСТВО СССР(57) Использование: относитс но-измерительной технике и пользовано для контрол изоляции электрических цепе ских и радиотехнических уста числе трансформаторов. Сущ тения: устройство содержит генератор 1, генератор 2 сту няющегося высокого напряж тока. АЦП 5, ОЗУ 6, блок 8 выч чик 9 кода, блок 10 сравнени индикатор 12, элементы 13, 14 2 з,п.ф-лы, 2 ил,юл. %45завод "Электроаппарат"ский, А,Г.Власов и М,Н.Си К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ. 6 01 й 31/02, 1989.ТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕЯ ПРОЧНОСТИ ИЗОЛЯЦИИКИХ ЦЕПЕЙ я к контроль- мажет быть ися прочности й в электриченовках, в том ность изобреимпульсный пенчато-изме- ения, датчик 4 итания, задатя, триггер 11, 15 задержки.10 20 пробою 30 35 40 45 50 такта. Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля электрическойпрочности изоляции электрических цепей вэлектрических и радиотехнических установках, в том числе трансформаторов,Цель изобретения - сокращение времени контроля - достигается применением метода вычитания предыдущего значения токаутечки контролируемой цепи из последующего за заданный интервал времени и сравнением полученного результата с заданнойвеличиной, что позволяет зафиксироватьначало электрического пробоя, не доводяиспытания до разрушения контролируемойцепи.На фиг,1 приведена структурная схемаустройства; на фиг.2 - структурная схемагенератора. ступенчато-изменяющегося высокого напряжения.Устройство содержит генератор импульсов 1, генератор ступенчато-изменяющегося высокого напряжения 2, две клеммыдля подключения контролируемого объекта3, датчик 4 тока, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, первое 6 и второе 7оперативное запоминающие устройства(ОЗУ), блок 8 вычитания, задатчик 9 кода,блок 10 сравнения, триггер 11, индикатор12, первый 13, второй 14 и третий 15 элементы задержки,Генератор 2 ступенчато-изменяющегося высокого напряжения формирует напряжение трапецеидальной формы и содержитделитель 16 частоты на и, делитель 17 частоты на в, первый 18, второй 19 и третий 20триггеры, реверсивный счетчик 21, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 22, усилитель 23 мощности с детектором,дешифратор 24, первый 25, второй 26, третий 27, четвертый 28, пятый 29 и шестой 30элементы запрета, кнопку "Пуск" 31,Генератор 2 ступенчато-изменяющегося высокого напряжения содержит первый32 и второй 33 вход, первый 34 и второйвыход 35.Выход генератора 1 импульсов соединен с первым входом 32 генератора 2 ступенчато-изменяющегося напряжения,Выход генератора 1 импульсов соединен спервым входом 32 генератора 2 ступенчатоизменяющегося напряжения и через первый элемент 13 задержки - с первым входомАЦП 5.Второй вход АЦП 5 соединен с датчиком4 тока, первый выход - с первым входомпервого ОЗУ 6, а второй выход - с вторымвходом первого ОЗУ 6, через третий элемент 15 задержки с первым входом блока 10сравнения и через второй элемент 14 задержки - с вторым входом второго ОЗУ 7, первый вход которого соединен с выходом первого ОЗУ 6 и первым входом блока 8 вычитания. Второй вход блока 8 вычитания соединен с выходом второго ОЗУ 7, а выход - с вторым входом блока 10 сравнения, третий вход которого соединен с выходом задатчика кода 9. Вход задатчика кода 9 соединен с вторым выходом генератора 2 ступенчато-изменяющегося высокого напряжения.Работает устройство следующим образом.При нажатии кнопки "Пуск" 3 генератор 1 импульсов запускает генератор 2 ступенчато-изменяющегося выс кого напряжения, на выходе которого с поступлением очередного импульса испытательное напряжение увеличивается на определенную заданную величину ступен: ку), Этэ напряжение, поступая на контролируемый объект 3, вызывает ток утечки, причем он прямо пропорционален прикладываемому напряжению, если в цепи 3 не возникает электрического пробоя, и носит ярко выраженный нелинейный характер в момент, предшествующий электрическому Напряжение с датчика 4 тока, прспорциональное току утечки через контролируемую цепь 3, поступает на второй вход АЦП 5. Через время, достаточное для установления напряжения на втором входе АЦП 5, на его первый вход поступает строб-импульс от генератора 1 импульсов (время задержки выбирается элементом 13). После окончания преобразования на информационном (первом) выходе АЦП 5 формируется код,пропорциональный току утечки через контролируемый объект 3 при воздействии на нее ступеньки высокого напряжения. Импульсом с второго выхода АЦП 5 (конец преобразования) информация о текущем значении тока утечки записывается в первое ОЗУ 6. Через время, определяемое временем задержки элемента 14, эта информация переписывается во второе ОЗУ 7, В следующий такт в ОЗУ 6 записывается информация, соответствующая току при воздействии на объект 3 следующей ступеньки напряжения. Таким образом, ОЗУ 6 хранит текущую информацию о токе утечки, а ОЗУ 7 - информацию предшествующего Кодовая информация с выходов первого 6 и второго 7 ОЗУ вычитается в блоке 8 и разность поступает на первый вход блока 10 сравнения, где сравнивается с кодом задатчика 9. Момент сравнения выбирается исходя из установившегося значения ода на50 первом воде блока 10 и определяется элементом 15 задержки.В начальной стадии возникновения электрического пробоя в контролируемом обьекте 3 значение тока утечки в предыдущий такт резко отличается от тока в последующий такт, И, если нелинейность приращения тока утечки за один такт (ступеньку напряжения) превышает заданную задатчиком 9, то на выходе блока 10 появляется импульс, который переводиттриггер 11 во второе устойчивое состояние, При этом индикатор 12 сигнализирует о наличии ора. ка, а перепад напряжения с выхода триггера 11 по второму входу 33 переводит генератор 2 в режим уменьшения напряжения до безопасного значения,Генератор 2 ступенчато-изменяющегося высокого напряжения формирует на первом 34 выходе испытательное напряжение трапецеидальной формы.В исходном состоянии второй 26 (черт.2), третий 27 и шестой 30 зле ент зз. прета открыты для прохождения сигнала а первый 25, четвертый 28 и пятый 29ты запрета закрыты. При нажатии к."э-к: "Пуск" 31 открывается первый элемент 25 запрета и импульсы с генератора 1 поступают на вход прямого счета оеверсивного счетчика 21 и на счетчики 16 и 17 импул ь:ов, Кодовая комбинация импульсов с выхода реверсивного счетчика 21 поступает на цифроаналоговый преобразователь 22, на выходе которого формируется нарастающее ступенями напряжение, При поступлении и-количества импульсов на выходе счетчика 16 формируется импульс, который переводит первый триггер 18 во второе устойчивое состояние, При этом второй 26 и третий 27 элементы запрета запрещают прохождение импульсов, На входы реверсивного счетчика 21 импульсы на поступают, а на входе ЦАП 22 формируется вершина трапецеидального напряжения.При поступлении п 1-количества импульсов на выходе счетчика 17 формируется импульс, который переводит второй триггер 19 во второе устойчивое состояние, а первый триггер 18 - в исходное состояние, При этом второй 26 и четвертый 28 элементы запрета открываются, а четвертый 27 элемент остается запертым по второму входу перепадом с выхода второго триггера 19. Импульсы со входа 32 через открытый четвертый элемент 28 запрета поступают на вход обратного счета реверсивного счетчика 21, при этом на выходе ЦАП 22 напряжение ступенями понижается. Через и импульсов реверсивный счетчик 21 обнуляется (так как при прямом счете в него было записано и 10 15 20 30 35 40 45 импульсов), при этом на выходе дешифратора 24 формируется сигнал, который переводит третий триггер 20 в исходное состояние, а сигналом с выхода счетчика 16 второй триггер 19 переводится в исходное состояние. На этом заканчивается цикл контроля,Если контролируемый обьект 3 будет иметь пониженную прочность изоляции, то перепадом напряжения с выхода триггера 11 закрывается шестой элемент 30 запрета, а пятый 29 - открывается, при этом реверсивный счетчикработает только на вычитание и поступающие на вход 32 импульсы понижают напряжение на выходе ЦАП 22 до нуля,При воздействии на контролируемый объект 3 номинального испытательного напряжения (плоской части трапецеидального напряжения) приращение тока утечки в каждом такте равно нулю (при исправной электрической цепи).Для обнаружения начала электрическо го пробоя при воздействии этой части испытательного напряжения в устройстве предусмотрены связь с второго выхода 35 генератора 2 на вход задатчика 9 кода. Одновременно с формированием плоской части трапецеидального напряжения сигналом с выхода 35 (выход счетчика 16 на черт.2) изменяется код на выходе задатчика 9 так, чтобы он соответствовал допустимому изменению току утечки через контролируемую цепь 3 при воздействии установившегося испытательного напряжения,Усилитель 23 мощности усиливает напряжение с выхода ЦАП 22 до необходимой для испытания величины,В предложенном устройстве в качестве испытательного может использоваться как постоянное (ступенями изменяющееся до номинального) напряжение, при этом, на выходе, усилителя 23 устанавливается детектор, так и переменное, при этом, детектор устанавливается на воде АЦП 5 (черт.1),Благодаря применению блока 8 вычитания и использованию метода контроля тока утечки через контролируемый элемент, когда из последующего значения тока, вычитается предыдущее, устройство позволяет выявить даже незначительные отклонения тока от линейного закона и таким образом зафиксировать начало электрического пробоя не доводя испытания до разрушения контролируемого обьекта 3 и не затрачивая времени на длительную выдержку объема 3 под номинальным (установившимся) испытательным напряжением.Предложенная структура устройства позволила сократить в 3-5 раз время выдержки контролируемого объекта под номинальным испытательным напряжением. Производительность контроля повышается также и за счет того, что объект 3 контролируется не только когда находится под номинальным испытательным напряжением, но и когда напряжение нарастает,Управление задатчиком 9 кода (связь выхода 35 с входом датчика 9) позволяет уменьшить уровень сравниваемых приращений тока при номинальном испытательном напряжении и тем самым повысить точность обнаружения снижения прочности изоляции.Предложенное устройство в процессе контроля электрической прочности позволяет одновременно контролировать и сопротивление изоляции, Для этого с информационного выхода АЦП 5 код, соответствующий значению тока утечки через контролируемый объект 3, подается на сх.;- му измерения сопротивления изоляции (на черт,1 не показана), которая не отличается от применяемых в известных устройствах.Формула изобретения 1, Устройство для неразрушающего контроля прочности изоляции электрических цепей, содержащее генератор импульсов, генератор ступенчато-изменяющегося высокого напряжения, датчик тока, две клеммы для подключения контролируемого объекта, первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), блок сравнения, триг 1 ер, индикатор, первая клемма для подключения контролируемого объекта соединена с первым выходом генератора ступенчато-изменяющегося высокого напряжения, вторая клемма для подключения контролируемого объекта соединена с первым выводом датчика тока, выход блока сравнения соединен с входом, триггера, выход которого соединен с входом индикатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения времени контроля, в устройство введены первый, второй, третий элементы задержки, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) второе ОЗУ, блок вычитания, задатчик кода, при этом выход генератора импульсов соединен с первым входом генератора ступенчато-изменя ющегося напряжения непосредственно и через первый элемент задержки - с первым входом АЦП, второй вход которого соединен с первым выводом датчика тока, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства, первый выход АЦП соединен с первым входомлервого ОЗУ, выход которого соединен с первыми входами блока вычи 5 10 20 д 0 35 40 45 50 у тания и второго ОЗУ, второй вход которсгосоединен через второй элемент задержки свторы выодо АЦП, с вторым входомпервого ОЗУ и через третий элемент задержки - с первым входом блока сравнения, второй вход которого ссед -евыходом блока вычитания, второй Вход кторого соединен с выходом В-орого ОЗУтрЕтИй ВХОД бЛОКа СраВНЕНИя ;.ОЕдИ: Ен Гвыходом задатчика кода, третй ,.Ыхо,-.,второй вход генератора ступен: Го-изк 1 е н; -ющеГОся ВысокОГО напряжения ГОединен: -соответственно с общей спина тр; о;и выходом триггера,3, Устройство по п,1, сс я тем, что генератор ступе ча Го-из",.;яащегося высокого напряжения содер, т делитель частоты нэ щ, делитель частоты на г:,первый, второй третий триггеры, первыйвторой, третий, четвеотый пя 1:,:.й, шее;элеме ты запрет гевар, н. - ,циф ровнял Г,.; вы:. - ре", Г,", -дешифратор, к, опк, ":,тора, усилитель мощнос;и с дет;ланд КОГО эо о яьл.ГЕНЕра Ора, ВтОрей "ь,ХО:, Г;ДИНЕН С Я-ВХОДОМ ПЕРВОГО т "ИГ.- т,.Ет,.,;,выход генеоатпо, сов:1,т ч ч"-"Пуск" с Р-В:;,тдо;,; тре;вый и второй входы Генератора:,:.В.1 и, е:.с первым входом первого, пятого и шестого,элементов запрета соответственно, второйвход первого элемента запрета соединен свыходом третьего триггера, Я-Вход которогосоединен с выходом дешифраторэ, вход которого соединен с входом ЦАП и с Выходомреверсивного счетчика, перв й:; В,входы которого соединены соответственнсс выходом шестого элемента запрета и свыходами пятого и четвертого элементов запрета, второй вход шестого элемента запрета соединен с выходом третьего элементазапрета, первый вход которого соединен свторыми входами пятого и четвертого элементов запрета, с входом делителя частотына гп, с первым входом второго элементазапрета и с выходом первого элемента запрета, второй вход второго элемента запрета соединен с вторым входом третьегоэлемента запрета и с выходом первого тоиггера, 3-вход которого соединен с выходокделителя частоты на и непосредственно ичерез второй конденсатор - с Й-входом ВтоРОГО триГГера, 5-Вход которого соединенвыходом делителя частоты на Гп непосредственно и через первый конденсатор - с В-входом первого триггера, выход второгоэлемента соединен с входом делителя частоты на и, первый и второй выходы второготриггера соединень: соответственно тгеть, Фетисоваентал Корректор С. Лиси едактор С, Кулако Заказ 4435 ВНИИПИ Го Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 им входом третьего элемента запрета и спервым входом четвертого элемента запрета. выход ЦАП соединен с входом усилителямощности с детектором,3, Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что вход задатчика кода соединен с вторым выходом генератора ступенчато-изменяющегося высокого напряжения,