Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей

СОЮЗ ааЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1 С 01 К 27/18 НИ ЕПЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ И Н АТОРСНОУ С(56) Авторское свидетельство СССР В 834605, кл. С 01 К 27/18, 1980.Авторское свидетельство СССР В 1074829, кл. С 01 К 27/18, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИч ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ (57) Изобретение относится к электро- измерительной технике и может быть использовано для измерения эквивалентного сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока. Цель изобретения в .повьппение точности и быстродействия, достигамое за счет того, что контроль напряжения на корпусе осуществляется методом сравнения, а в качестве блока 16 ис,ЯО 1 38661 пользуется функциональный преобразователь. Блок 15 управления и Форми-рования временных параметров формирует в заданные моменты времени управляющие сигналы, поступающие наключи 1-8, При срабатывании ключа 6на первый вход блока 14 сравнения,коммутируется опорное напряжение, првышающее начальное напряжение, зафиксированное блоком 10, запоминающим на заданную величину напряжения,вырабатываемую источником 12 эталонного напряжения, При срабатыванииключа 2 к первому полюсу сети 19 подключается первый вход низкоимпедансного форсирующего канала 9. Потенциал корпуса сети 19 фиксируется запоминающим блоком 11, При срабатывании ключа 4 коммутируемый зажим резистора 13 подключается к второмуполюсу сети 19 через запоминающий1638661 35 блок, 10, на выходе которого. действуетначальное напряжение. Цифровой кодизмеренного интервала выдается в Изобретение относится к электроиэмерительной технике и предназначено для измерения эквивалентного сопротивления изоляции электрических сетейпостоянного тока, находящихся под напряжением и имеющих значительные емкости полюсов по отношению к корпусу.Целью изобретения является повышение точности и быстродействия измерения сопротивления изоляции,На фиг. 1 приведена блок-схема устройства для измерения сопротивленияизоляции электрических сетей; нафиг. 2 - временная диаграмма работыустройства; на Фиг, 3 - блок-схемаблока управления; на Фиг,4 и 5эквивалентные схемы замещения сети в различные интервалы времени.Устройство для измерения сопротивления изоляции электрическихсетей содержит ключи 1-8, низкоим.педансный форсирующий канал 9, 30запоминающие блоки 10 и 11, источник 12 эталонного напряжения, резистор 13, блок 14 сравнения, блок15 управления и формирования временных параметров, арифметическийблок 16, блок 17 индикации, шину 18запуска, электрическую сеть 19.Низкоимпедансный Форсирующий канал9 своим первым выводом подключен ккорпусу (первому выводу электрической сети) и к общей шине устройства,которая соединена с первым входомблока 14 сравнения, через ключи 3 и5 - с первыми входами запоминающихблоков 10 и 11 соответственно, через последовательно соединенные резисторы 13 и ключ 4 - к выходу запо, минающего блока 10 и первым входамключей 6 и 7.Второй вывод канала 9 через ключ 502 подключен к первому полюсу электрической сети 19, третий вывод черезключ 1 - к второму полюсу электрической сети 19 и вторым входам запоминающих блоков 10 и 11. Выход запоминающего блока 11 через ключ 8 подключен к выходу ключа 7, первому выводуисточника 12 эталонного напряженияи второму входу блока 14 сравнения. арифметический блок 16 и поступаетв блок 17 индикации. 5 ил. Второй вывод источника 12 питания эталонного напряжения подключен к выходу ключа 6. Выход блока 14 сравнения подключен к второму входу блока 15 управления и формирования временных параметров, первый вход которого подключен к шине 18 запуска. Выход блока 15 управления и формирования временных параметров подключен к входу арифметического блока 16, выход которого подключен к входу блока 17 индикации. Вторые (управляющие) входы А 1-А 8 ключей с 1 по Я включительно соединены соответственно с выходами А 1-А 8 блока 15 управления и формирования временных параметров с второго по девятый включительно.Низкоимпедансный Форсирующий канал 9 в простейшем случае представляет собой резистивно-емкостную цепь, Арифметический блок 16 представляет собой: функциональный преобразователь,Блок 15 управления и Формирования временных параметров фиг.З) содержит блок 20 согласующих усилителей, формирователь 21 одиночного импульса, формирователь 22 задержки, элемент ИЛИ 23, триггер 24, сдвиговый регистр 25, элемент ИЛИ 26, генератор 27 счетных импульсов, элемент И 28, счетчик 29 импульсов, регистр 30, клемму 31 входных импульсов "Пуск" клемму 40 входных импульсов "Счет".Блок 20 согласующих усилителей содержит согласующие усилители 32-39.Клемма 31 входных импульсов "Пуск" подключена к входу Я триггера 24, к входам Н сдвигового регистра 25 и счетчика 29 импульсов и через формирователь 21 одиночного импульса - к входу согласующего усилителя 34 и к первому инвертирующему входу элемента ИЛИ 23, неинвертирующий вход которого соединен с. клеммой 40 входных импульсов "Счет", а второй инвертирующий вход через Формирователь 22 задержки соединен с выходом 2 р регистра 25 и входом согласующего усилителя Зб. Выход элемента ИЛИ 23 соединен с синхровходами С регистра 25 и триггера. 24, вход 1) которого соединен с шигде К 1 и К 2 - сопротивление изоляцищполюсов сети;С 1 и С 2 - емкости изоляции полюсов сети.В момент С 4 блок 15 управленияи формирования временных параметровпрекращает действие импульса А 5 и формирует импульсы А 2, А 6.В интервале времени от Т 4 допроисходит Форсированное увеличениепотенциала корпуса до уровня Цаналогично процессу, происходящему винтервале времени от с . до С, и описанному выше.В момент времени с блок 14 сравнения вырабатывает очередной импульс"Счет", блок 15 управления и формирования временных параметров прекращает действие импульсов А 2, А 6 и формирует начало импульсов А 4 и А 8,В результате срабатывания ключа 8напряжение ци р, зафиксированное взапоминающем блоке 11, коммутируется 5 на второй вход блока 14 сравнения.В результате срабатывания ключа 4 коммутируемый зажим резистора 13 подключается к второму полюсу сети 19 череззапоминающий блок 10, на выходе которого действует начальное напряжениец НаЧ, зафиксированное в интервалевремениц с 2 циаа+ (цои цнач)ние уравнения).Потенциал корпуса с момента с уменьшается по экспоненциальному зако.ну и в конце заданного интервала времени ДС. = 1- сз достигает порогового уровня ци , который фиксипор 1 1 40 руется запоминающим устройством 11.цио = ц наЧ (цои цноч)еио(1)где циор 1 цнач 145ц - напряжения пороговое,оиначальное и опорное всоответствии с графиком10 на Фиг.2,Дй = й - й - заданный интервал вреФ Ъмени, Формируемый в блоке 15 управления и Формирования временных па-.раметров, Формирователе22,Эквивалентная схема замещения сети в интервале времени от с-доимеет вид, изображенный на Фиг.5, гдеЦ - напряжение сети Ц ои и ц наЧ уровни опорного и начального напряжений (фиг,2, график 10). 1В момент 15.производится коммутация, размыкание ключа 1, при этом решение переходного процесса имЕет вид + 1 з = 1+ 1+ 1 к) где-- текущие значения токов в 1 соответствии с обозначением на Фиг.5.+ цсецс цс цс% где ц с, и ц с - текущие значения напряжений на С 1 и С 2. Потенциал коРпУса Ц с с момента уменьшается по экспоненциальному закону и к моменту сб достигает уровня,порогового напряжения цир. Блок15 где К - величина дополнительного резистора 13,Решая уравнения 1 и 2, получим зависимость для эквивалентного сопротив.20 ления изоляции: Ьс АгхК С 25- 1;КэК ДС Кэ(в.э+ К+) Ьх э К .= К ( - -1). (3)аЕх30Из формулы (3) видно, что искомое значение эквивалентного сопротивления изоляции зависит только от одной переменной ЙТх - интервала времени, измеряемого блоком 15 управления. 35Цифровой код измеренного интервала дух в момент времени С 6 выдается в арифметический блок 16, где он преобразуется в код, соответствующий значению эквивалентного сопротивле ния изоляции, и выдается на индикацию в блок 17 индикации.При необходимости проведения циклических (многократных) измерений с целью ускорения возврата уровня напряже 45 ния на корпусе в исходное состояние в момент времени Т блок 15 управления и формирования временных параметров прекращает действие импульсов А 4, А 8 и формирует импульсы А 1, А 7.В результате срабатывания ключа 7 напряжение Цнч, зафиксированное запоминающим устройством 11, коммутируется на второй вход блока 14 сравнения, В результате срабатывания ключа 1 второ 5 полюс сети 19 коммутируется на третий вывод низкоимпедансного Форсирующего канала 9 и потенциал корпуса Форсированно уменьшается до начального уров 14 сравнения вырабатывает очередной импульс "Счет". ИэЦпор ткач ("оа Цмач ) е (2) 5 где Ьг.х = г. -- измеренный интервал времени",л, = Е э, С э - постоянная времени сети с учетом выполненной коммутации, при- чем ня Ц, ц. В момент времени Т блок 14сравнения Формирует импульс "Счет",блок 15 управления и Формирования временных параметров прекращает действиеимпульсов А 1 и А 7, и устройство готоводля проведения очередного цикла измерения. Временная отметка 1 совпадаетс передним Фронтом импульса "Пуск",который определяет начало измерения,установку в исходное состояние элементов блока 15 управления. Период (интервал) следования импульсов"Пуск" не может быть меньше циклаизмерения, т,е. интервалаВременной интервал г. - с ранендлительности выходного импульсаформирователя 21 одиночного импульса и должен быть достаточен для Фиксации начального напряжения Б яачв запоминающем блоке 10, Вспомогательный интервал С - Г. зависит откласса запоминающего блока и можетбыть менее 1 мкс,Вспомогательные интервалы з -зависят от параметров исследуемой сети (величин емкостей С 1 и С 2); от максимально допустимого тока перезаряда емкостей С 2и С 1 через низкоимпедансный Форсирующий канал 9 (задается потребителем), от выбранной величины превышения напряжения Б о над П ач,т.е. ПЗ (П - 0,05 Бс 1Оговоренйые вспомогательные интервалы на порядок и более меньше измерительных интервалов . -икоторые Фактически определяют циклполного измерения.Интервал г.4 -р (0,1 - 0,5) сэгде- предполагаемая номинальнаяЭвеличина постоянной нремени сети.При увеличении интерваласнижается быстродействие устройства, но при этом может быть достигнутабольшая точность измерений. При конкретной реализации может быть несколько устанавливаемых поддиапазонов измерений Кэ и соответствующихим значений интервалов г- ГИнтервал г.6 - г- = 5 г.- и:меренная величина. Арифметический блок 16 может быть выполнен как Функциональный преобразователь таким образом, что каждому значению неизвестной величины бах соответствует определенное значение 9Контроль напряжения на корпусе осуществляется методом и средствами сравнения, что обуславливает более высокую точность измерения по сравне5 нию с методами и средствами, осуществляющими непосредственные измерения напряжения. Кроме того, в данном устройстве отсутствует дополнительная погрешность косвенных измерений. Ис О пользование функционального преобразователя значительно сокращает время на обработку исходных данных, и выдача результатов производится практически без задержки. 15Формула изобретенияУстройство для измерения сопро-тивления изоляции электрических сетей, содержащее резистор, один иэ вы водов которого соединен с корпусом, два ключа, вход каждого из которых подключен к соответствующей фа зе контролируемой электрической сети, последовательно соединенные блок управле 25 ния и формирования временных параметров, арифметический блок и блок индикации, первый вход блока управления соединен с линией запуска, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью30 повышения точности и быстродействия, в него введены низкоимпедансный форсирующий канал, два запоминающих блока,/7 ик г И 3 Я 2 источник опорного напряжения, шестьключей и блок сравнения, выход которого соединен с вторым входом блокауправления и формирования временныхпараметров, низкоимпедансный формирующий канал своим первым выводом подключен к корпусу сети и к общей шинеустройства, которая соединена с первым входом блока сравнения, черезтретий и четвертый ключи - с первыми входами первого и второго запоминающих блоков соответственно, черезпоследовательно соединенные резистори пятый ключ - с выходом первого запоминающего блока и первым входом,шестого и седьмого ключей, второй итретий выводы канала соединены с первыми входами первого и второго ключей, третий вывод канала через первый ключ подключен также к вторымвходам первого и второго запоминающих блоков, выход второго запоминающего блока через восьмой ключ подключен к выходу седьмого ключа, второмувходу блока сравнения и первому выводуисточника эталонного напряжения, второй вывод которого подключен к выходу шестого ключа, вторые входы ключей с первого по восьмой включительносоединены с выходами блока управленияи формирования временных параметров свторого по девятый включительно.(корадс оставитель Ю.ИинкехредА.Кравчук Р И,Биткина ректор Т.Мале каз 926 Тираж 414 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,ткрьггиям при д. 4/5 КНТ С Производстве издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101