Устройство для автоматического контроля электрической прочности и сопротивления изоляции

984 А 31 ОСУДАРСТ 0 ИЗОБРЕ РИ ГКНТННЫ й КОМИТЕТНИЯМ И ОТКРЫТР О ностей й ист о напр ойвоз мож лируемы тельног его входн третий 6 вторую 9 ПОСТОЯНН рой 12 р светодио ТИЧЕСКООЙ ПРОЧОЛЯЦИИ онтрольнобыть исконтроля о то 18, первую подключенмы и режи ность устр при расш 1 ностей, В о алиэации тока 17. 3 тивления лектрон- повышеоверности иональных лител ю юй союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК НИЕ ИЗОБРЕТ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(46) 30.07,91. Бюл. М (72) Ю.В.Ларионов (53) 621.317 (088.8) (56) Авторское свиде М. 1370628, кл. 6 01 (54) УСТРОЙСТВО Д ГО КОНТРОЛЯ ЭЛЕ НОСТИ И СОПРОТИ (57) Изобретение от измерительной техн пользовано для авто электрической прочн изоляции электротех ных иэделий. Цель и ние надежности устр контроля и расшир тельство СР 31/02, 1ЛЯ АВТОРКТРИЧЕСВЛЕНИЯ Иносится кике и можматическоОСТИ И СОническихзобретениойства, доение функ, Устроиство содерж очник 1 постоянного яжения, блок управлклеммой 3, первый 4, в четвертый 7 ключи, пер сигнальныелампы, исто го напряжения, первый 1 эисторы, первый 13 и вт ы, фототиристор 15, фото илитель тока 17, обьект к 19 и вторую 20 клеммы ия, стабилитрон 21. За с ма испытаний повышена ойства и достоверность к рении функциональных в писании приведены прим блока управления 2 и ус ит регу- испытания 2 с торой 5, вую 8 и чник 10 1 и втоорой 14 транэионтроля для его чет схе- надежонтроля оэмож Изобретение относится к конгрольноизмерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля электрической прочности и сопротивления изоляции электротехнических и электронных изделий,Цель изобретения - повышение надежности устройства, достоверности контроля и расширения функциональных возможностей эа счет обеспечения режима испытаний контролируемого объекта.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функциональная схема блока управления; на фиг. 3 - электрическая схема усилителя тока.Устройство для автоматического контроля электрической прочности и сопротивления изоляции содержит регулируемый источник 1 постоянного тока испытательного напряжения, блок 2 управления с его входной клеммой 3, первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 7 ключи, первую 8 и вторую 9 сигнальные лампы, источник 10 постоянного напряжения, первый 11 и второй 12 резисторы, первый 13 и второй 14 светодиоды, фототиристор 15, фототранзистор 16, усилитель 17 тока, объект 18 контроля, первую 19 и вторую 20 клеммы для подключения объекта контроля, стабилитрон 21.Источник 1 соединен первым выходом через клемму 19 с первым выводом объекта 18 контроля, светодиод 13 оптически связан с фототиристором 15, анод которого через первый ключ 4 и сигнальную лампу 8 соединен с вторым выходом источника 10, первый выход которого соединен с катодом фототиристора 15, вход управления источника 1 соединен с первым выходом блока 2 управления, второй выход источника 1 соединен с анодом стабилитрона 21 и эмиттером фототранэистора 16, который оптически связан со светодиодом 14, коллектор фототранэистора 16 соединен с катодом светодиода 13, анод которого соединен с вторым выводом первого резистора 11, катодом стабилитрона 21 и выходом усилителя 17 тока, первый вход которого соединен с выходом третьего ключа 6, вход которого соединен с вторым выводом резистора 11 и через клемму 20 с вторым выводом объекта контроля 18, управляющий вход третьего ключа 6 соединен с аналогичным входом четвертого ключа 7 и вторым выходом блока управления 2, выход ключа 7 соединен с вторым входом усилителя тока 17, а вход - с первым выводом объекта контроля 18, анод светодиода 14 соединен с анодом фототиристора 15 и информационными входами первого 4 и второго 5 ключей, выход второго ключа 5 через сигнальную лампу 9, соединен с первым выводом источника 10, а управляющий вход с третьим выходом блока управления 2, четвертый выход которого соединен с управляющим входом ключа 4, первый вход блока управления 2 соединен с катодом светодиода 14 и первым выводом второго резистора 12, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства и катодом фототиристора 15.Контроль электрической прочности и сопротивления изоляции производят следующим образом. 10 Подключают к клеммам 19 и 20 объект 18 контроля, включают источник 10, устанавливают в исходное состояние устройство, затем осуществляют пуск его в работу, в результате чего производят плавное или ступенчатое увеличение постоянного испытательного напряжения источника 1 на объекте 18 контроля до заданной величины, производят временную выдержку испытательного напряжения, после чего производят его плавное или ступенчатое 15 20 уменьшение, а во все указанное время производят контроль электрической прочности 25 объекта 18 и в случае пробоя объекта 18 контроля снимают с него испытательное напряжение и постоянно индицируют состояние пробоя, если пробоя не произошло, а снижение испытательного напряжения достигло величины контроля сопротивления изоляции объекта, переходят на контроль этого сопротивления, в случае ненормы сопротивления изоляции снимают с объекта контроля испытательное напряжение и постоянно индицируют ненорму сопротивления изоляции, если сопротивление изоляции в норме, продолжают уменьшение испытательного напряжения до нуля, отключают источник 1 от объекта 18 контроля и индицируют окончание автоматического контроля.Устройство для автоматического контроля электрической прочности и сопротивления изоляции работает следующим образом.При включении питания на блок 2 управления его элементы памяти устанавливаются в исходное состояние, что соответствует подаче на источник 1 нулевого кода, воспринимаемый источником 1 как сигнал отключения выходного напряжения, Ключи 5 - 7 блоком 2 управления переводятся в отключенное состояние, ключ 4 кратковременно переводится в отключенное состояние, в ре 30 35 40 45 50 55 зультате чего с фототирисз ора 15 снимаетсянапряжение и он переходит в непроводящее состояние.При замыкании ключа 4 ток источника10 проходит через сигнальную лампу 8, светодиод 14 и резистор 12, ток цепи недоста 1666984точен для свечения лампы 8, но достато ен для открывания световым потоком светодиода 14 фототранзистора 16. Элементы и напряжение источника выбраны таким образом, что падение напряжения на резисторе 12 образует потенциал "1", который поступает на блок 2 управления как признак нормы объекта 18 контроля.При подаче управляющего сигнала на клемму 3 устройства блок 2 управления выдает увеличивающиеся двоичные коды на источник 1, который по этим кодам производит ступенчатое увеличение выходного напряжения до наибольшего заданного, затем блок 2 прекращает на время выдержки выдачу нового кода, после чего снова выдает новые уменьшающиеся коды, которые приводят к уменьшению выходного напряжения источника 1.Напряжение источника 1 постоянно прикладывается к обьекту 18 контроля, Через резистор 11, светодиод 13, фототранзистор 16 проходит ток утечки, при нормальной электрической прочности тока утечки недостаточно для открывания фототиристора 15 и схема остается в исходном состоянии. Ток утечки через стабилитрон 21 не проходит, так как он эашунтирован открытым фототранзистором 16.При пробое объекта 18 контроля происходит резкое увеличение тока через светодиод 13, который открывает фототиристор 15. Величина тока пробоя ограничивается величиной резистора 11. Открытый фототиристор 15 своим малым сопротивлением шунтирует светодиод 14, излучение которого прекращается, что приводит к закрыванию фототранзистора 16, ток пробоя через светодиод 13 прекращается.Если величина предельно допустимого прямого напряжения для фототиристора 16 не меньше заданного испытательного напряжения источника 1, то стабилитрон 21 в устройстве не требуется и при закрывании фототранэистора 16 обьект 18 контроля обесточивается. Если величина предельно допустимого прямого напряжения для фототиристора 16 меньше испытательного, то в устройстве используется стабилитрон 21 на величину напряжения стабилизации не меньше, чем прямое предельно допустимое напряжение фототранзистора 16. При закрывании фототранзистора 16 ток пробоя создает на стабилитроне 21 дополнительное падение напряжения, что создает дополнительное уменьшение прикладываемого к обьекту контроля испытательного напряжения, в результате чего пробой может прекратиться, или произойдет дополнительное ограничение тока пробоя. Если ограничения тока недостаточно, висточнике 1 испытательного напряженияпредусматривается защитное отключениепри перегрузке по току.5 В результате открывания фототиристора 15 произойдет увеличение тока через сигнальную лампу 8, которая индицируетпробой объекта 18 контроля. В результатешунтирования на резисторе 12 произойдет10 уменьшение падения напряжения до нуля,"0" поступает на блок 2 управления признаком ненормы объекта 18, по которому блок2 прекращает контроль объекта 18 контроля,15 При установке блоком 2 управления наисточнике 1 кода, соответствующего напряжению, при котором для объекта 18 контроля предусматривается измерениесопротивления изоляции, блок 2 переводит20 во включенное состояние ключи 5 - 7, а вотключенное состояние - ключ 4, При этомчерез ключ 7 на усилитель 17 тока поступаетпитающее напряжение, а через ключ 6 -сигнал тока утечки, который пропорциона 25 лен сопротивлению изоляции обьекта 18контроля. Коэффициент усиления усилителя17 тока выбирается таким образом, чтобыпри сопротивлении изоляции, равной ненорме, выходной ток усилителя 17, который30 проходит через светодиод 13, обеспечивалсрабатывание фототиристора 15, При срабатывании фототиристора 15 увеличиваетсяток через лампу 9, которая индицирует состояние ненормы сопротивления изоляции35 обьекта 18 контроля, а на блок 2 управленияпоступает "0".Если сопротивление изоляции находится в пределах нормы, спустя время, необходимое для измерения сопротивления40 утечки. блок 2 управления переводит ключи6 и 7 в отключенное состояние и продолжает уменьшение выходных кодов. а следовательно, и напряжения источника 1 до нуля,при нуле выходного кода блок 2 индицирует45 окончание контроля.Блок 2 управления содержит первый 22и второй 23 входы соответственно первый24, второй 25, третий 26, четвертый 27 выходы, формирователь 28 импульсов, элемент50 ИЛИ-НЕ 29, элементы ИЛИ 30-33, генератор 34, элементы И 35-37. реверсивныйсчетчик 38, схему 39 совпадения, ВЯ-триггер40, О-триггер 41, индикатор 42, счетчик 43импульсов, счетный триггер 44, схему 4555 формирования сброса по включению питания и элемент НЕ 46. Блок управления может быть реализован и по другой схеме.Блок 2 управления работает следующим образом. При включении питания схема 45 формирования сброса по выключениюпитания вырабатывает импульс сброса заданной длительности, который устанавливает через элементы ИЛИ 30-32 в нулевое состояние элементы 38, 40, 41, 43 и 44 памяти, что соответствует исходному состоянию блока 2 управления, появляется инверсный импульс указанной длительности и на выходе 27, "1" на выходах 25-27 устанавливает включенное состояние соответствующих им ключей 4-7. В исходном состоянии блок 2 находится до появления фронта импульса на входе 22, который формируется формирователем 28 импульсов в импульс, аналогичный длительности импульса формирователя 45, по которому В 5-триггер 40 устанавливается в "1", а для остальных элементов памяти подтверждается исходное состояние. Указанная "1" поступает на вход "1" реверсивного счетчика 38, разрешая увеличение его содержимого начиная с нулевого кода, изменяющийся код поступает на выход 24 блока 2. Скорость изменения кода определяется длительностью периода частоты генератора 34, которая выбирается исходя из условия требуемой скорости увеличения испытательного напряжения для обьекта контроля 18. При достижении максимального кода, соответствующего величине испытательного напряжения источника 1. происходит переполнение счетчика 38. сигнал переполнения с выхода "Р+" устанавливает ВЯ-триггер 40 в исходное состояние, на выходе которого возникает задний фронт импульса, по которому в "1" устанавливается счетный григгер 44, "1" с выхода котсрого разрешает через элемент И 35 поступление частоты генератора 34 на счетчик 43, емкостью которого определяется временная выдержка высокого напряжения на объекте 18 контроля,При переполнении счетчика 43 импульс с его выхода "Р" поступает на счетный триггер 44, устанавливая его в "0", частота на счетчик 43 не поступает и он сохраняет состояние переполнения, которое вызывает появление "1" на входе "-1" реверсивного счетчика 38, которая переводит его в режим вычитания, на выходе 24 и схеме 39 совпадения снова присутствует изменяющийся код(уменьшающийся). При уменьшении кода до величины, соответствующей величине измерительного напряжения сопротивления изоляции на выходе схемы 39 совпадения появляется "1", которая поступает на выход 25, "1" появится и на выходе 26, если на входе 23 также "1" норма"), при появлении единицы на выходе 26, на выходе 27 - "0", если в это время на входе 23 возникает "О", задний фронт импульса, О 101520303540 45 50 триггер 41 устанавливается в "1" и на выходе 26 имеется "1" до поступления сигналана Я-вход Р-триггера 41, При поступлении следующего импульса на счетчик 38 на выходе схемы 39 совпадения снова устанавливается "0", а также и на выходах 25 и 26, если О-триггер 41 не в "1". а на выходе 27 - "1". При возникновении сигнала заема на выходе "Р - " счетчика 38 снимается "1" с входа"-1" этого счетчика, переводя его в режим хранения информации, и включается светодиод 42, индицирующий окончание процесса контроля электрической прочности исопротивления изоляции.Усилитель 17 тока содержит выход 47,первый 48 и второй 49 входы, транзисторы50 и 51, резисторы 52 и 53 и стабилитрон 54.Усилитель 17 тока представляет собойтранзистор Дарлингтона. Стабилитрон 54защищает переход база-эмиттер от возможного перенапряжения при существенной ненорме тока утечки 18 обьекта, Номиналом резистора 53 осуществляется установка требуемого коэффициента усиления усилителя 17 тока.В предлагаемом устройстве не происходит затрат времени на переключение объекта контроля, после определения егоэлектрической прочности, в измеритель сопротивления изоляции, не требуются затраты времени, которые необходимы в отдельном измерителе сопротивления изоляции, на увеличение измерительного напряжения от нуля до номинального и выдержку времени на стабилизацию параметров изоляции, в результате чего предлагаемое устройство позволяет повысиь производительность контроля, На стабилизацию параметров изоляции в предлагаемом устройстве используется время выдержки при высоком испытательном напряжении при контроле электрической прочности, а выход на номинальное измерительное напряжение совмещен с процессом уменьшения испытательного напряжения после контроля электрической прочности.В предлагаемом устройстве сопротивление изоляции. измеряется сразу после прикладывания к изоляции высокого напряжения, чем учитывается увеличение проводимости от воздействия высокого напряжения в измерении сопротивления изоляции. чем увеличивается достоверность 55 контроля сопротивления изоляции в предлагаемом устройстве,В предлагаемом устройстве для проведения контроля электрической прочности исопротивления изоляции используетсяодин источник питания, один измеритель,один элемен г памяти для индикации результатов контроля обьекта, не требуется коммутация источников питания для различных видов контроля, что повышает надежность предлагаемого устройства по сравнению с известными,Формула изобретения устройство для автоматического контроля электрической прочности и сопротивления изоляции, содержащее источник испытательного напряжения, первую и вторую клеммы для подключения контролируемого обьекта, первый и второй резисторы, першй ключ, первую сигнальную лампу, источник постоянного напряжения, первый и второй светодиоды, стабилитрон, фототиристор, катод которого соединен с первым выходом источника постоянного напряжения, а анод первого светодиода соединен с катодом стабилитрона, причем первый выход источника испытательного напряжения соединен с первой клеммой для подключения контролируемого обьекта, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения надежности устройства, достоверности контроля и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены блок управления, второй, третий и четвертый ключи, вторая си нальная лампа, усилитель тока, фототранэистор, причем источник испытательного напряжения выполнен в виде регулируемого источника постоянного напряжения и его второй выход соединен с анодом стабилитрона и эмиттером фототранзистора, коллектор которого соединен с катодом первого светодиода, анод которого соединен с выходом усилителя тока и первым выводом первого резистора, второй 5 вывод которого соединен ь второй клеммойдля подключения контролируемого объекта и информационным входом третьего ключа, выход которого соединен с первым входом усилителя ока, второй вход которого сое динен с выходом четвертого ключа, информационный вход которого соединен с первым выходом источника испытательного напряжения, вход управления которого соединен с первым выходом блока управления, 15 второй выход которого соединен с управляющими входами третьего и четвертого ключей, а третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно с управляющими входами первого и второго 20 ключей, информационные входы которыхсоединены г анодами фототиристора и второго светодиода, катод которо о соединен с входом блока управления и первым выводом второго резистора, второй вывод кото рого соединен с общей шиной усгройства икатодом фототиристора причем выходы первого и второго ключей соединены соотвегственно с первыми выводами первой и второй сигнальных ламп, вторые выводы ко торых соединены с вторым выходом источника постоянного напряжения, причем блок управления имеет входную клемму, фототиристор оптически связан с первым светодиодом, а фототранэистор оптически связан с 35 вторым светодиодом.1666984Составитель Н.Варламов Редактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор В.Гирняк Заказ 2520 Тираж 426 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101