JPH01172766A - 容量性物質の漏れ電流測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、コンデンサなどの容量性物質の漏れ電流を
測定する、容量性物質の漏れ゛電流測定装置に関する。

「従来の技術」 コンデンサなどの容量性物質の漏れ電流ないし絶縁抵抗
は、従来一般に、第５図に示すような測定回路によって
以下のような方法で測定している。

すなわち、測定回路は、充゛亀用電源１１、放電用抵抗
器１２、スイッチ１３、電流計１４およびスイッチ１５
ン打し、最初に、スイッチ１３および１５にそれぞれ図
の状態と逆の状態に切り換えて、容量性物質１を抵抗器
１２を介して放電させ、次に、スイッチ１５？：図の状
態と逆の状態にしたままスイッチ１３を図の状態に切り
換えて、容量性物質１ビ電源１１により急速に充電し、
その後、スイッチ１３を図の状態にしたままスイッチ１
５を図の状態に切り換えることによって、容量性物質ｌ
に流れる電流を電流計１４に流し、この電流計１４に流
れる電流全容量性物質１の漏れ電流として測定する。容
量性物ｗ１の絶縁抵抗Ｒｘは、この漏れ電流の測定値で
電源１１の電圧ＶＣを除して求める。

この場合、スイッチ１５が図の状態に切り換えられると
、電流計１４の入力抵抗Ｒｉにより容量性物質１の両端
の電圧が変化し、この電圧が安定するまで、容量性物質
１の容ｆｆ１ｃｘと電流計１４の入力抵抗Ｒｉの積であ
るＣｘＲ１の時定数で決まる時間を必要とし、この間、
電流計１４に流れる電流が徐々１：増加して最終値に達
する。

従って、漏れ電流の最終値を測定し、またその測定値か
ら絶縁抵抗を求めるには、ｃｘ　Ｒｉの時定数で決まる
時間７ａ’ｌする。特に、容量性物質１の′ＭＡ縁抵抗
ＲＸが大きく、漏れ電流が小さいときは、電流計１４の
感度ン上げる必要があり、入力抵抗Ｒｉを大きくしなけ
ればならないので、容量性物質１の容ｒＩｔＣｘが大き
いと、Ｃｘ　Ｒｉの時定数が大きくなり、測定に長い時
間がかかる。

そのため、一般には、充電開始時点から所定時間後、例
えば１分後の漏れ′電流ン測定し、またその測定値から
絶縁抵抗を求めている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながら、従来の測定方法では、充電開始時点から
所定時間後、例えば１分後の漏れ゛電流ビ測定するのに
、少なくてもその所定時間、例えば１分を必要とし、測
定に時間がかかる不都合がある。

そこで、この発明は、コンデンサなどの容量性物質の漏
れ電流を測定する、容量性物質の漏れ′電流測定装置（
＝おいて、容量性物質への充電開始時点から所定時間後
の漏れ電流を、その所定時間よりも十分短かい時間で、
例えば充電開始時点から１分後の彪れ電流を数秒で、測
定することができるようにしたものである。

「問題点を解決するだめの手段」 この発明の漏れ電流測定装置は、測定回路部と、電流値
検出部と、演算制御部とを備える。

測定回路部は、充電用電源と電流検出用抵抗器とスイッ
チと乞存し、上記スイッチが第１の状態にされて容量性
物質が上記充電用電源により急速に充電されたのち、上
記スイッチが？ＰＪ２の状態に切り換えられて上記容量
性物質から上記電流検出用抵抗器に電流が流れる構成に
される。

電流値検出部は、測定回路部の上記電流検出用抵抗器に
流れる電流の、上記スイッチの切換時点から所定時間後
の第１の時点、この第１の時点から所定時間後の弗２の
時点、およびこの第２の時点から所定時間後の第３の時
点における値を、それぞれデジタルデータとして検出す
るものである。

演算制御部は、電流値検出部からの上記それぞれのデジ
タルデータにより示される上記第１、弗２および第３の
時点における電流値から所定の算出式によりて上記電流
検出用抵抗器に流れる電流の上記容量性物質への充電開
始時点から所定時間後の電流値をデジタルデータとして
算出するものである。

「作　用」 上述のように構成された、この発明の漏れ電流測定装置
においては、第１．第２および第３の時点をスイッチの
切換時点に近い点に選定することによって、容量性物質
への充電開始時点から所定時間後の漏れ電流が、その所
定時間よりも十分短かい時間で測定される。

「実施例」 第１図は、この発明の漏れ電流測定装置の一例を示す。

測定装置は、測定回路部１０、電流値検出部２０、演算
制御部３０および表示部４０を備える。

測定回路部１０は、充電用電源１１、放電用抵抗器１２
、容量性物質１の一端を電源１１または抵抗器１２に接
続するスイッチ１３、容量性物質１０）他端側の電流検
出用抵抗器１６、および抵抗器】６を短絡するスイッチ
１７￥有し、抵抗器１６の両端が？Ｅ流値検出部２０の
入力端に接続される。

スイッチ１３および１７は、それぞれ演ｖ、を制御部３
０から送出される切換信号Ｓａおよびｓｂによりリリ換
えられる。電流値検出部２０は、その入力インピーダン
スが十分高くされる。演算制御部３０は、例えばマイク
ロコンピュータで構成される。

測定回路部１０においては、まず、スイッチ１３が図の
状態と逆の状態に切り換えられ、スイッチ】７がオンに
されて、容量性物質１が抵抗器１２を介して放電させら
れる。放電完了後、スイッチ１７がオンにされたままス
イッチ１３が図の状態に切り換えられて、容量性物質１
が電源１１により急速に充電される。容量性物質１の容
量乞Ｃｘ、絶縁抵抗ンＲＸ、両端の電圧なりｘ％電源１
１の゛重圧ヲｖｃ、スイッチ１７のオン抵抗器Ｒｏと丁
れば、このときの測定回路部１０の等価回路は第２図に
示すようになる。充電完了後、スイッチ１３が図の状態
にされたままスイッチ１７がオフにされる。

スイッチ１７がオフにされると、測定回路部１０の等価
回路は第３図に示すようになり、容量性物質１の両端の
電圧ＶＸが変化し、電流検出用抵抗器１６に流れる電流
工が第４因に示すように時間ｔに対して指数関数的に増
加する。

電流値検出部２０はＡ／Ｄ変換器を備え、この電流値検
出部２０において、演算制御部３０から送出される制御
信号Ｓｄにより、電流検出用抵抗器１６の両端の電圧に
より示される、抵抗器１６（電流れる電流工の、スイッ
チ１７のオンからオフへの切換時点から所定時間１ｏ後
の時点ｔ、における値工ｌ、時点１．から同じ時間ｔ。

後の時点ｔ２における値Ｉ２、／および時点ｔ２から同
じ時間ｔ。後の時点ｔ３における値Ｉ３が、それぞれデ
ジタルデータとして１１１次、検出される。

これらデジタルデータは、演算制御部３０に収り込まれ
て演算制御部３０内のメモリに書き込まれたのち、メモ
リから読み出され、その読み出されたデジタルデータか
ら、後述の算出式によって、電流検出用抵抗器１６に流
れる電流Ｉのスイッチ１７の切換時点から所定時間ｎｔ
。後の時点１）ｉｉ”−おける電流値Ｉ。を示すデジタ
ルデータが得られ、さらに、そのデジタルデータと、演
算制御部３０内のメモリに予め書き込まれた電源１１の
電圧ＶＣＹ示すデジタルデータとから、容量性物質１の
絶縁抵抗Ｒｘを示すデジタルデータが得られる。すなわ
ち、演算制御部３０において、デジタルデータの形式で
、電流Ｉの時点１．　、１２およびｔ３における値１１
．　Ｉ２および工、から電流工のスインｆ１７の切換時
点から所定時間ｎｔｏ後の時点ｔ。における電流値Ｉ。

が算出され、その算出された電流値Ｉ。で電圧ＶＣが除
されて絶縁抵抗ＲＸが算出される。その算出された電流
値■。および絶縁抵抗Ｒｘは、表示部４０“に表示され
る。

スイッチ１７がオンからオフに明り換えられる直前にお
いては、第２図から明らかなように、電源１１の電圧Ｖ
Ｃは容量性物質１の絶縁抵抗Ｒｘとスイン′ｆ−１７の
オン抵抗ＲＯおよび電流検出用抵抗器１６の抵抗Ｒｓと
で分圧され、容量性物質１の両端の電圧ｖｘは となっている。ただし、 である。

この状態でスイッチ１７がオフにされると、抵抗Ｒｓに
流れる電流Ｉは ・・・・（３） で表わされるように時間ｔに対して指数関数的に変化す
る。ただし、スイッチ１７のオンからオフへの切換時点
がｔ＝０であり、 である。ここで、 一＝α　　　　　　　　　　　　・・・・（５）τ ・　・　・　・（力 とおくと、（３）式は Ｉ　＝　Ｉｅ　−Ｉｏε−（Ｏｌｔ−−−−（８１で表
わされる。これ７示したのが第４図で、Ｉｅは電流工の
ｔ＝（７）での値、すなわち電流Ｉの最終値であり、Ｉ
ｅ　−Ｉｏは電流Ｉのｉ＝Ｑでの値である。

電流Ｉの上述した時点１１．１２．１３における値Ｌ　
、Ｉ２　、Ｉ３は、第４図から明らかなように、（８）
式においてｔ＝ｔｏ、ｔ＝２ｔｏ、ｔ＝３ｔｏとして、
それぞれ、 １１＝Ｉｅ−工ｏεＯ・・・（９） 工２＝Ｉｅ−ＩＯ！”α’Ｏ−−−（１０）Ｉ３＝Ｉｅ
−Ｉｏ　ｔ−３ａｔＯ・・・（１１）となり、（１０）
式から（９）式を引くと、Ｉ２−１１＝ＩＯε　　ｏ（
１−ε　　Ｇ　）−−−（１２）となり、（１１）式か
ら（１０）式を引（と、−２αｔ Ｉａ　−Ｉ２　＝　Ｉｏε　　　Ｇ（１−ｇ　　　Ｏ）
　　−−（１３）となり、（１３婿（１２）式で割ると
、となり、（１４）式を（１２）式に代入すると、とな
り、 となる。この（１６）式ヲ（９）式（二代入すると、と
なり、 となる。

そして′、時点ｔ。における電流値Ｉ。は、（８）式に
おいてｔ＝ｎｔｏとして、 Ｉｎ＝Ｉｅ−Ｉｏε−ａｏｔＯ ”　Ｉｅ　−Ｉｏ　Ｅ−αｔｏ、　、−（ｎ−１）αｔ
０・　・　・　・　（１９） となり、この（１９）式に（１Ｂ）　、　（１６）　、
　（１４）式を代入すると、 ・・・・（２ｏ） となる。

演算制御部３０においては、この（２０）式によりて電
流Ｉのスイッチ１７の切換時点から所定時間ｎｔｏ後の
時点ｔ。における電流値Ｉ。が算出され、またその算出
された電流値Ｉ。で電圧ＶＣが除されて絶縁抵抗Ｒｘが
算出される。

電流検出用抵抗器１６の抵抗Ｒｓが容量性物質１の絶縁
抵抗Ｒｘに比べて十分小さいときは、丁なわちＲ５＜＜
ＲＸであれば、上述の（３）式および（４）式は・　・
　・　曝　（２１） τ”　Ｃｘ　Ｒｓ　　　　　　　　　　　　・　・・　
・（２２）となり、さらにスイッチ１７のオン抵抗Ｒｏ
が電流検出用抵抗器１６の抵抗Ｒｓに比べて十分小さい
ときは、丁なわちＲｏ　＜＜　Ｒｓであれば、　　（２
１）式はとなる。ここで、 １−　　　　　　　　　　　　　　　　・　・　・　・
　（２４）−−α τ とおけば、（２３）式は（８）式においてＩＯ＝　Ｉｅ
としたーα　ｔ Ｉ”Ｉｅ（１−ε　　）　　　　　　−−−−（２６）
で表わされ、これから Ｉ＋　＝　Ｉｅ（１−’−ａｔＯ）”　”°・（２７）
となるので、この（２７）式に（１４）式を代入すれば
、となり、 となる。

そして、この場合、時点ｔ。における電流値Ｉ。は、（
２６）式においてｔ＝ｎｔｏとして、−αｎｔ Ｉｎ”Ｉｅ（１−ε　　　０　）　　　　　−−−−（
３０）となり、この（３０）式に（２９）式および（１
４）式を代入すると、 ・・・・（３１） となる。

Ｒｓ　＜＜　ＲｘかつＲｏ　＜〈Ｒｓであれば、演算制
御部３０においては、この（３１）式によって電流Ｉの
スイッチ１７の切換時点から所定時間ｎｔｏ後の時点ｔ
。における電流値工。が算出されるようにしてもよい。

なお、算出式が幾分複雑になるが、スイッチ１７の切換
時点から第１の時点ｔ１までの時間、第１の時点ｔ１か
ら弗２の時点ｔ２までの時間、および第２の時点ｔ２か
ら第３の時点ｔ３までの時間が、゛例えば順次整数倍で
増加するように、互いに変えられてもよい。

また、充？■と電流検出を切り換えるスイッチ１７は、
上述のように電流検出用抵抗器１６を短絡するものでな
く、第５図のスイッチ１５のようなものでも１よい。

「発明の効果」 この発明によれば、容量性物質への充電開始時点から所
定時間後の漏れ電流を、その所定時間よりも十分短かい
時間で、例えば充電開始時点から１分後の漏れ電流を数
秒で、測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の漏れ電流測定装置の一例を示す接続
図、第２図および第３図はその測定回路部の充電時およ
び電流検出時における等価回路図、第４図は漏れ電流の
変化の態様ン示す図、第５図は従来の漏れ電流測定方法
で用いられる測定回路を示す接続図である。 特許出願人　　株式会社アトパンテスト代　　理　　人
　　　草　　　野　　　　　卓木　１　ｋ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）充電用電源と電流検出用抵抗器とスイッチとを有
   し、上記スイッチが第１の状態にされて容量性物質が上
   記充電用電源により急速に充電されたのち、上記スイッ
   チが第２の状態に切り換えられて上記容量性物質から上
   記電流検出用抵抗器に電流が流れる測定回路部と、 上記電流検出用抵抗器に流れる電流の、上記スイッチの
   切換時点から所定時間後の第１の時点、この第１の時点
   から所定時間後の第２の時点、およびこの第２の時点か
   ら所定時間後の第３の時点における値を、それぞれデジ
   タルデータとして検出する電流値検出部と、上記それぞ
   れのデジタルデータにより示される上記第１、第２およ
   び第３の時点における電流値から所定の算出式によって
   上記電流検出用抵抗器に流れる電流の上記容量性物質へ
   の充電開始時点から所定時間後の電流値をデジタルデー
   タとして算出する演算制御部と、を備える容量性物質の
   漏れ電流測定装置。