CN212723090U - 绝缘电阻测试仪用保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种绝缘电阻测试仪用保护电路，包括分压电路、第一比较电路、第二比较电路、第三比较电路及单片机，第一比较电路、第二比较电路及第三比较电路可在绝缘电阻测试仪直流高压电源的输出位于正常电压范围之外时输出一高电平至单片机，以便于及时检测到直流高压电源输出异常的状况，避免影响绝缘电阻测试仪的测试精度。

Description

绝缘电阻测试仪用保护电路

技术领域

本实用新型涉及绝缘电阻测试技术领域，尤其涉及一种绝缘电阻测试仪用保护电路。

背景技术

绝缘电阻测试仪主要用于测量大型变压器、互感器、发电机、高压电动机、电力电容、电力电缆、避雷器等设备的绝缘电阻，一般包括直流高压电源、电阻分压网络、信号采集模块及控制单元，电阻分压网络由分压电阻和待测设备绝缘电阻组成，直流高压电源输出的高压经电阻分压网络分压后输入信号采集模块进行放大、滤波及AD转换，最后输送至控制单元进行处理。

其中，直流高压电源能否正常输出符合测量要求的直流电压直接影响到了仪器的正常工作。由于仪器的使用时间过长或是在使用时不能按照正常流程操作，有可能导致绝缘电阻测试仪在测量时输出的高电压大小不在要求的输出范围内，进而严重影响了绝缘电阻测试仪的测量精度，需检测出系统是否输出了满足要求的电压值。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种绝缘电阻测试仪用保护电路，以检测绝缘电阻测试仪的直流高压电源输出是否在用户要求的范围内。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种绝缘电阻测试仪用保护电路，包括分压电路、第一比较电路、第二比较电路、第三比较电路及单片机；

所述分压电路的输入端连接绝缘电阻测试仪中直流高压电源的输出端；

所述第一比较电路的两输入端分别连接基准电压、所述分压电路的第一输出端，所述第一比较电路在所述直流高压电源的输出处于所述基准电压对应的正常电压范围时输出一低电平，在所述直流高压电源的输出低于所述正常电压范围时输出一高电平；

所述第二比较电路的两输入端分别连接所述基准电压、所述分压电路的第二输出端，所述第二比较电路在所述直流高压电源的输出处于所述正常电压范围时输出一低电平，在所述直流高压电源的输出高于所述正常电压范围时输出一高电平；

所述第一比较电路与所述第二比较电路的输出端均连接所述第三比较电路的输入端，所述第三比较电路的输出端连接所述单片机，所述第三比较电路在所述第一比较电路或所述第二比较电路的输出为高电平时输出一高电平。

可选的，所述分压电路包括电阻R1、电阻R2及电阻R3；

所述直流高压电源的输出端依次经电阻R1、电阻R2、电阻R3接地，电阻R1与电阻R2的公共端连接所述第一比较电路的一输入端，电阻R2与电阻R3的公共端连接所述第二比较电路的一输入端。

可选的，所述第一比较电路包括比较器U1，所述第二比较电路包括比较器U2，所述第三比较电路包括比较器U3；

比较器U1的反相输入端连接所述第一输出端，比较器U2的同相输入端连接所述第二输出端，比较器U1的同相输入端及比较器U2的反相输入端均接入所述基准电压，比较器U1的输出端及比较器U2的输出端均连接比较器U3的同相输入端，比较器U3的反相输入端接入参考电压，比较器U3的输出端连接所述单片机。

可选的，所述绝缘电阻测试仪用保护电路还包括过流保护电路，所述直流高压电源包括变压器T1，所述过流保护电路包括整流桥D4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、晶闸管Q及继电器J；

电阻R6及继电器J的常闭端Jk分别串联接入变压器T1的交流输出端，整流桥D4的两交流输入端分别接在电阻R6的两侧，整流桥D4的直流输出端正极依次经电阻R7、电阻R8连接整流桥D4的直流输出端负极，电阻R7与电阻R8的公共端连接晶闸管Q的控制极；

电源Vcc的输出端正极依次经继电器J、晶闸管Q的阳极、晶闸管Q的阴极连接电源Vcc的输出端负极。

可选的，所述过流保护电路还包括电容C2，电阻R7与电阻R8的公共端还经电容C2连接整流桥D4的直流输出端负极。

可选的，所述过流保护电路还包括二极管D5，电源Vcc输出端正极与继电器J的公共端依次经二极管D5的负极、二极管D5的正极连接晶闸管Q阳极与继电器J的公共端。

本实用新型的绝缘电阻测试仪用保护电路相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过设置分压电路、第一比较电路、第二比较电路及第三比较电路，可在绝缘电阻测试仪直流高压电源的输出位于正常电压范围之外时及时检测到这一状况，避免影响绝缘电阻测试仪的测试精度；

(2)通过设置过流保护电路，可在电路发送短路或过流时切断直流高压电源中变压器T1的输出，避免过流烧毁元器件。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的绝缘电阻测试仪用保护电路的结构框图；

图2为本实用新型的分压电路、第一比较电路、第二比较电路及第三比较电路的电路图；

图3为本实用新型的过流保护电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例的绝缘电阻测试仪用保护电路包括分压电路、第一比较电路、第二比较电路、第三比较电路及单片机，分压电路的输入端连接绝缘电阻测试仪中直流高压电源的输出端，第一比较电路的两输入端分别连接基准电压、分压电路的第一输出端，第一比较电路在直流高压电源的输出处于基准电压对应的正常电压范围时输出一低电平，在直流高压电源的输出低于正常电压范围时输出一高电平，第二比较电路的两输入端分别连接基准电压、分压电路的第二输出端，第二比较电路在直流高压电源的输出处于正常电压范围时输出一低电平，在直流高压电源的输出高于正常电压范围时输出一高电平，第一比较电路与第二比较电路的输出端均连接第三比较电路的输入端，第三比较电路的输出端连接单片机，第三比较电路在第一比较电路或第二比较电路的输出为高电平时输出一高电平。

具体的，如图2所示，分压电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、稳压二极管D1及电容C1，第一比较电路包括比较器U1及二极管D2，第二比较电路包括比较器U2及二极管D3，第三比较电路包括比较器U3、电阻R4及电阻R5。

直流高压电源的输出端依次经电阻R1、电阻R2、电阻R3接地，电阻R1与电阻R2的公共端连接比较器U1的反相输入端，电阻R2与电阻R3的公共端连接比较器U2的同相输入端，电阻R1与电阻R2的公共端还依次经稳压二极管D1的负极、稳压二极管D1的正极接地，电阻R1与电阻R2的公共端还经电容C1接地。其中，电阻R1与电阻R2的公共端为分压电路的第一输出端，电阻R2与电阻R3的公共端为分压电路的第二输出端，稳压二极管D1用于在输入到比较器U1及比较器U2的电压过高时进行稳压保护，电容C1用于对输入到比较器U1及比较器U2的电压进行滤波。

比较器U1的同相输入端及比较器U2的反相输入端均接入基准电压，比较器U1的输出端依次经二极管D2的正极、二极管D2的负极连接比较器U3的同相输入端，比较器U2的输出端依次经二极管D3的正极、二极管D3的负极连接比较器U3的同相输入端，+12V供电源依次经电阻R4、电阻R5接地，电阻R4与电阻R5的公共端连接比较器U3的反相输入端，电阻R4与电阻R5的公共端用于输出参考电压，比较器U3的输出端连接单片机。其中，二极管D2及二极管D3用于避免比较器U1与比较器U2之间的电流反向流动。

一般的，绝缘电阻测试仪中直流高压电源的输出有500V、1000V、2000V及5000V，四种不同的输出高压对应本实施例中不同的基准电压，且为线性关系，若500V对应的基准电压为0.5V，1000V对应的基准电压为1.0V，则2000V和5000V分别对应的基准电压就是2.0V和5.0V。本实施例仅针对其中一种高压输出，其他高压输出的保护电路可复制，区别在于基准电压不同。

本实施例中，可适当选取电阻R1、电阻R2及电阻R3的阻值，使得直流高压电源的输出处于正常电压范围时，比较器U1反相输入端的电压高于基准电压，比较器U2同相输入端的电压低于基准电压，这样比较器U1和比较器U2均会输出一低电平至比较器U3的同相输入端，然后适当选取电阻R4及电阻R5的阻值，使得在比较器U1或比较器U2输出低电平时，比较器U1或比较器U2输出的低电平小于参考电压，这样比较器U3就会输出一低电平至单片机，单片机判断直流高压电源的输出处于正常电压范围。若直流高压电源的输出低于正常电压范围，比较器U1反相输入端的电压低于基准电压，比较器U1输出一高电平至比较器U3的同相输入端，比较器U1输出的高电平大于参考电压，这样比较器U3就会输出一高电平至单片机，单片机判断直流高压电源的输出位于正常电压范围之外。若直流高压电源的输出高于正常电压范围，比较器U2同相输入端的电压高于基准电压，比较器U2输出一高电平至比较器U3的同相输入端，比较器U2输出的高电平大于参考电压，这样比较器U3就会输出一高电平至单片机，单片机判断直流高压电源的输出位于正常电压范围之外。

进一步的，如图1所示，本实施例的绝缘电阻测试仪用保护电路还包括过流保护电路，如图3所示，直流高压电源包括变压器T1，过流保护电路包括整流桥D4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、晶闸管Q、继电器J、电容C2及二极管D5。

电阻R6及继电器J的常闭端Jk分别串联接入变压器T1的交流输出端，整流桥D4的两交流输入端分别接在电阻R6的两侧，整流桥D4的直流输出端正极依次经电阻R7、电阻R8连接整流桥D4的直流输出端负极，电阻R7与电阻R8的公共端连接晶闸管Q的控制极，电源Vcc的输出端正极依次经继电器J、晶闸管Q的阳极、晶闸管Q的阴极连接电源Vcc的输出端负极，电阻R7与电阻R8的公共端还经电容C2连接整流桥D4的直流输出端负极，电源Vcc输出端正极与继电器J的公共端依次经二极管D5的负极、二极管D5的正极连接晶闸管Q阳极与继电器J的公共端。

绝缘电阻测试仪的直流高压电源一般包括依次连接的低压直流电源、变压器T1及整流器，电路中可能会出现短路或过流，易烧毁元器件。本实施例中，电阻R6两端的电压U1＝I1R6，I1为变压器T1输出电流的瞬时值。U1经整流桥D4整流后变为脉动直流电压U2，由于整流桥D4有压降Vd1，则U2＝U1-Vd1。晶闸管Q的控制极与阴极之间的电压U3＝R8/(R7+R8)*U2。选择电阻R7的阻值远小于R8，则U3≈U2＝U1-Vd1。当电路中的电流小于限流值时，U3小于晶闸管Q的控制极触发导通电压Vq，晶闸管Q截止，变压器T1的输出端通过继电器J的常闭端Jk进行输出。当电路发生短路或过流时，U3大于Vq，晶闸管Q被迅速触发导通，继电器J吸合，同时迅速断开常闭端Jk，切断了变压器T1的输出端与后续电路的连接。引起晶闸管Q触发导通的U1的临界值，即保护电路的限压至Vmax＝Vd1+Vq，保护电路的限流值Imax＝Vmax/R6。由于晶闸管Q具有记忆特性，一旦被触发导通，其控制极就失去作用，管子始终处于导通状态，继电器J保持吸合，变压器T1的输出保持切断，只有排除了短路或过流故障后切断电源Vcc，晶闸管Q的导通状态才会被破坏，过流保护电路才可被解锁和复位。

其中，电路中I1的方向或U1的正负取决于外部电路的连接方式和变压器T1输出端的交流瞬时电压，具有不确定性，因此电路中需要用整流桥D4对U1进行整流，使U3始终为正，确保晶闸管Q在任意过流或短路情况下均能被有效触发保护。二极管D5用于防止继电器J断开时产生的瞬间感应电压击穿晶闸管Q。由于晶闸管Q的灵敏度较高，电路中利用电阻R7和电容C2构成RC延迟电路，防止外部电路通电瞬间以及外界有干扰时引起保护电路产生误动作，以保证电路的稳定性。电阻R8用于在脉冲过后对电容C2进行缓慢放电，防止由于累积效应导致晶闸管Q的误触发，同样保证了电路的稳定性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种绝缘电阻测试仪用保护电路，其特征在于，包括分压电路、第一比较电路、第二比较电路、第三比较电路及单片机；

所述分压电路的输入端连接绝缘电阻测试仪中直流高压电源的输出端；

所述第一比较电路的两输入端分别连接基准电压、所述分压电路的第一输出端，所述第一比较电路在所述直流高压电源的输出处于所述基准电压对应的正常电压范围时输出一低电平，在所述直流高压电源的输出低于所述正常电压范围时输出一高电平；

所述第二比较电路的两输入端分别连接所述基准电压、所述分压电路的第二输出端，所述第二比较电路在所述直流高压电源的输出处于所述正常电压范围时输出一低电平，在所述直流高压电源的输出高于所述正常电压范围时输出一高电平；

所述第一比较电路与所述第二比较电路的输出端均连接所述第三比较电路的输入端，所述第三比较电路的输出端连接所述单片机，所述第三比较电路在所述第一比较电路或所述第二比较电路的输出为高电平时输出一高电平。

2.如权利要求1所述的绝缘电阻测试仪用保护电路，其特征在于，所述分压电路包括电阻R1、电阻R2及电阻R3；

所述直流高压电源的输出端依次经电阻R1、电阻R2、电阻R3接地，电阻R1与电阻R2的公共端连接所述第一比较电路的一输入端，电阻R2与电阻R3的公共端连接所述第二比较电路的一输入端。

3.如权利要求1所述的绝缘电阻测试仪用保护电路，其特征在于，所述第一比较电路包括比较器U1，所述第二比较电路包括比较器U2，所述第三比较电路包括比较器U3；

比较器U1的反相输入端连接所述第一输出端，比较器U2的同相输入端连接所述第二输出端，比较器U1的同相输入端及比较器U2的反相输入端均接入所述基准电压，比较器U1的输出端及比较器U2的输出端均连接比较器U3的同相输入端，比较器U3的反相输入端接入参考电压，比较器U3的输出端连接所述单片机。

4.如权利要求1所述的绝缘电阻测试仪用保护电路，其特征在于，还包括过流保护电路，所述直流高压电源包括变压器T1，所述过流保护电路包括整流桥D4、电阻R6、电阻R7、电阻R8、晶闸管Q及继电器J；

电阻R6及继电器J的常闭端Jk分别串联接入变压器T1的交流输出端，整流桥D4的两交流输入端分别接在电阻R6的两侧，整流桥D4的直流输出端正极依次经电阻R7、电阻R8连接整流桥D4的直流输出端负极，电阻R7与电阻R8的公共端连接晶闸管Q的控制极；

电源Vcc的输出端正极依次经继电器J、晶闸管Q的阳极、晶闸管Q的阴极连接电源Vcc的输出端负极。

5.如权利要求4所述的绝缘电阻测试仪用保护电路，其特征在于，所述过流保护电路还包括电容C2，电阻R7与电阻R8的公共端还经电容C2连接整流桥D4的直流输出端负极。

6.如权利要求4所述的绝缘电阻测试仪用保护电路，其特征在于，所述过流保护电路还包括二极管D5，电源Vcc输出端正极与继电器J的公共端依次经二极管D5的负极、二极管D5的正极连接晶闸管Q阳极与继电器J的公共端。

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