JPS60500881A - 絶縁分析装置及び方法 - 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】 絶縁分析装置及び方法 本発明は絶縁抵抗の測定方法及び試片の他の関連ある緒特性に関するものである 。特許請求される方法及び装置はピータ−・Ｈ・レイノルズの発明である１９８ １年１２月１４日出願の米国ＰＣＴ特許出願８１１０１６４７に開示された装置 及び方法の改善と改良にある。当該改良内容を使用すると測定因子の広範囲シこ 亘り高い正確度を達成することが出来る。

発明の背景 前述したレイノルズの出願ではヒドル技術公１ｉ１ａ２２Ｔ１でＥ・Ｂ・カルラ が改訂し且つ再版した１９５８年完成のＦＤ−Ｃ法による絶縁試験」と題する絶 縁試験の技術分析を参照した。当該公報においてカルラは直流電圧が適用される 場合、容量性試片の絶縁部分に存在する電流は常に３つの構成要素即ち幾何キャ パシタンス電流、ｌ　ｇ　；吸収電流、１ａ；伝導電流；ｉｏから成っているこ とを示した。これらの電流は先に参照した特許出願で一層詳細に説明しである。

慣用的な絶縁試験器は、これらの電流の代数的総和（＋　）即ち 　ＯＴ のみを読取ることか出来た。２２Ｔ１においてＥ・Ｂ・カル・７′はｉ　をｉ　 から計算する方法について説明した。得られたｃ　ＴＯＴ ２　蒲ＢＲ６０−５００８８１（２） であり、ここで’］　”　３．１６及び１　はその添字、即ぢ１３゜Ｏ １６及び１０分が乗算された一定の時間単位を元にした異なる時間において測定 されるＩＴＯＴ　の３つの異なる値である。この数式は選択される単位時間か、 幾何ジャパンタンス充電電流たる１ｇか無視可能（ｎｅｇｌｉｇｉｂｌｅ）とな るよう充男長いことを仮定した。然し乍ら、この数式の適用にあたっては２〜３ の制限事項に遭遇し、その中で次の２つの事例が例示約７ものである。

事例１においては与えられた試片に対しし過ぎる単位時間が選択された。これは 試験前に試片について何んら知られていないことから可能である。これらの条件 下において１分、３．１６分及び１０分の単位時間におけるｌ　ＴＯＴ　は元来 、時間と共に一定状態になっている伝導電流ｌ　で構成可能で５）る。全体的な 結果は１　がｉ　に近似するｉ　に近似することになる。これら１　１０　３． １．６ の読取り値を数式に代入する際、分母は幾分大きい数の減算により得られた極め て小さい数である。その結果、原データにおける僅かの誤差が計算結果１　に相 当の分散を生しさせることになる。

事例２の場合、伝導電流は実際絶縁特性が低いことが原因で他の電流成分２こ対 し相対的に大きくなっている。又、分母は小さくなり、原データにおける誤差の 小さい項でその計算結果１　を支先に達へた如＼、容量性紙片における合計電流 は第１図の模式的回路図に表わされた如く、 ＝ｉ　＋ｉ　＋ｉ ■ＴＯＴ　ｇ　ａ　ｃ が得られるよう３つの構成要素から成っている。上記式は各電流項を置換するこ とにより時間の定義域内で近似させることが出来、正の電位差を呈する形式の各 電流の実際の特性を表わす式は以下の式により時間０　（ｔ＝ｏ）・における直 列抵抗を通して試片に適用される。

ここで、Ｅ　＝適用される電源電圧 Ｒ−合計直列抵抗値 Ｃ−試片の０周波数キャパシタンス ｔ　＝時間（秒） Ｔ　−大きい時間単位（即ち、分） Ｔ＞＞４　ｔ Ｄ　＝通用電圧と試片のキャパシタンスの単位基準による比例因子。これは絶縁 型式及び温度に依存更に直列抵抗は真の絶縁抵抗に関して小であると仮定した。

１＝０の後に分析が多くの時定数（ある時定数−ＣＲＳ）に制限される場合はＩ 　（ｔ）は更に以下の如（変形出来る。

Ｔ＝Ｘの際の任意の時間Ｓこ 同様にして、Ｔ＝Ｙの際 式＋１１及び（２）はｉ。に対して同時的に解かれる。

従って、ｎの値が判っておりＩ　の値が時間Ｔ＝Ｘ及プ　ＯＴ Ｔ＝Ｙ時にｆｉｌｌ定されろ場合二二はｌ　Ｏ値を決定出来る。ｎの解答を出す ため、■　信号；よ■　を得る定め微分出来る。

ＴＯＴ　ＴＯＴ’ Ｔ＝Ｘの以前選択された時間に’　ＴＯＴ’　の値は以下の通りとＩ　Ｔ　ＯＴ 　２（Ｔ　）のｘ舌さは時間と共に顕少するので任意比率Ｒは、以下の如（定義 付は出来る。

ｎ、＝　（−１ａｇ　Ｒ／ｌｏｇ　（Ｚ／Ｘ）　）　−１，Ｏｆ６）となる。

上記導関数を適用することにより計器か如何に構成されるかの証明として電子的 に実行出来る１組の実際的な値を反映するよう本明細書で選択された１組のパラ メーターについて考察する。こ湘、らの値は唯一の実際的な値についてのみ定め ている訳ではない。

関数Ｉ　Ｔ　ＯＴ　（Ｔ　）を電子的に微Ｓ−シ一定利盃Ｋを微分器で発生出来 る場合には式（６）が不変状態シこととまることが数学的に示され得る。Ｉ　Ｔ 　ＯＴ　、（Ｔ　）の値を１分（Ｔ＝Ｘ）における電子装置によりおよび精密な 電子割り算器を使用することにより格納（ｓｔｏｒｅ　＞すれば当該格納された 値は半分に分割される。（Ｒ＝０゜５）更に、Ｉ　Ｔｏ　Ｔｔ　（Ｔ　）の瞬間 的な値を電子装置によって０．５’ＴＯＴ’　の値（Ｔ−１分）と比較し、分数 で表わした時間を前記信号が等しくなる迄電子装置を介して記録する。（Ｔ＝Ｚ に対して解を得る）。Ｚが一旦決定されろと、ｎの値がｎ−（−１ｏｇ　０．５ ／ｌｏｇ　Ｚ）　−１，０によって正確に決定可能であり、その結果、ｌ　もか ら正確に決定出来る。

本発明を図解している図面 本発明を一層良（理解するため添付図面を参照する。

第１図は回路に含まれる電流を図解している最良の回路の等価回路図である。

第２図は本発明の好適システムのプロ、り図である。

本発明の詳細な説明 第１図については上記に且つ親の米国ＰＣＴ出願にて説明しである。

前述した様式で」１１定を行なう装置を第２図に示す。

マイクロ・プロセッサー１３は本計器の中央累子である。その機能には試験のシ ーケンス、信号経路の切換え、経過タイマー・クロックの制御、データの収集、 必要とされる全ての数学的操作の実施、得られるデータに関しての決定、収集さ れたデータを判読可能な英語の様式に変換すること及び出力装置（プリンター） と入力装置（キー・ボード）の両方の制御が含まれる。マイクロ・プロセッサー １３と共にメモリー１５は試験を実施するのに必要なアクションと作動のシーケ ンスのリストを格納する作用がある。

この命令の組は集合的に本明細書では計器プログラムと称することにする。メモ リー１５の他の部分は将来の使用のためテスト・シーケンス中にマイクロ・プロ セッサー１３がデータを格納する格納エリアとして作用する。

基不的な試験回路はＤＣ電源１、検出抵抗（Ｒｓ）２、接続部４及び６を介して 計器に接続された試験状態の試片５から成っている。ＤＣ電−ａｌはマイクロ・ プロセッサーにより所望の試験電圧；こプロクラムされている。ＤＣ電琴は又、 マイクロ・プロセッサーによって試験回路に対してスイッチの入所が可能である 。ＤＣ電源１が所望の試験電圧にプログラムされ適当な時点に負荷に取付けられ ると電流が検出抵抗２を介して試片５に流れる。本装置の目的である真の絶縁抵 抗の解答を与えるデータを提供するのは時間と共に変化するこの電流の流れの大 きさである。この電流’　ＴＯＴ　の値を測定するため電圧検出とレベル・シフ ト増幅器３が検出抵抗を介して取付けである。この増幅器は検出抵抗２上の負荷 の効果が回路動作に関して無視出来るよう高いインピータンス入力を有している 。オームの法則によって抵抗の両端の電圧は検出抵抗２を流れる電流に逆比例す る。装置３の電圧検出部分はこの電圧を測定し試験中の試片に対し可能な最５広 い動的範囲と最良の分解度を提供すべくマイクロ・プロセッサー１３によってセ ットされる利得で当該電圧を増幅する。検出抵抗２のいずれの側も接地電位差に ないので３の電圧検出部分う二より発生された合成増幅信号も接地基準信号にな らない。実際、当該信号は接地からはるかに数千ボルトの電位差になっている。

オペレーターの安全を考え且つ計器の残りの部分の組立てを容易にする目的から レベル・シフトが導入され、微分で発生された’ＴＯＴ信号を接幅器３の第２の 機能である。

前述した数学的分析に基づき且つ実施態様に採用されているアルゴリズムでは式 に対する解が■ＴｏＴ／　の値（ＩＴＯＴの導関数）を基礎にすることが要求さ れる。この理由から増幅器２よ乃出る信号経路は２つに分割される。ＩＴＯＴ信 号と一方の経路：マアナログ・ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）７に供給され、当該 変換器はマイクロ・プロセッサー１３の制御下にあり、マイクロ・プロセッサー 内での使用の・たの’ＴＯＴの犬チぢをテイシタル形餐く数値）に変換出来乙。

’ＴＯＴ信号の他の経路は所望の微分された信号■ｌ　を発生する微分器（ｄ／ ｄｔ）８に供給されＴＯＴ る。量にとしてアルゴリズムで述べられた微分器８の利得は微分器８が高精度の 結果を確実にするよう充分な動的範囲と分解能を有することを確実にするためマ イクロ・プロセッサー１３によつ半分に低下する■　信号の大きさを取る経過時 間を測定ずＯＴＩ る必要について記述する。サンプル／保持メモリー９はアナログ装置とこよって ■　の初期値を格納する目的に使用される。

ＴＯＴ’ す〉′プル７／保持メモリー９の状態はマイクロ・プロセッサー１３によって制 御される。サンプル・モートにおいてはサンプル、／保持メモリーの出力は首に 大力の値に追随するか又は追跡する二こ過ぎない。マイクロ・プロセッサー１３ がサンプル／保持メモリー９を保持モートに切換える場合、出力値ｉよそれが最 早入力信号を追跡しないよう一定値に保持される。これは極めて高いインピーダ ンス・バッファーとスイッチを使用することによりコンデンサー上の電圧をトラ ップすることにより達成される。サンプル／保持メモリー９の出力はサンプル／ 保持メモリー９が保持状態に命令された時点で’ＴＯＴ’　信号の大きさを保持 又は格納する。精密電圧分割器１０は入力値の０．５倍の出力を達成し、この信 号を（格納された）■　の瞬間的な値と比較するため比較器１１ＴＯＴ’ の別の例に設定する。アルゴリズムで記敞される如く値が５０％低下するのに１ 　、の信号シこか乃・る時間は経過時間カウンタ０Ｔ −１２によって測定される。マイクロ・プロセンサー１３はこうした経過時間デ ータを信号経過１６を介して経過時間カウンター１２がら集める。

マイクロ・プロセッサー１３及びその組合っているメモリー１５はｒ＋−（−１ ｏｇ０．５／ＬｏｇＴ）　１．０を、演算するようプログラムが組まれている。

この値は次にアナログ又はディジタル表示のいずれかとしてディスプレー及び制 御部１４の表示部上に表示されるか若しくはプリンター又は結果を示す他の任意 の簡便な方法によって直接印刷可能である。表示部及び制御部１４は又　オペレ ーターが本装置の範囲と他の設定値を制御出来るよう制御装置が、導入されてい る。ｌ　とＥ　の値は両方共判っているのでマイクロ・プロセソＳ サー１３は真の絶縁抵抗値を計算するようプログラムを組むことが出来る。この 値はｉ。の値の代わり又はこの値に加えて表示部１４上に表示可能である。

本装置：よＩ　の値を、夕１］定して格納出来るのでペンシルハニＯＴ −でｆｉｌ＋定された「絶縁抵抗」である見かけの絶縁抵抗の値を測定すること も出来る。従って、オペレーターは当技術の従前の状態この見かけの絶縁抵抗モ ートを使用する場合、ＤＣ電源を予めプログラムを組み、時間依存型で段階型電 圧若しくは緩やかな電圧試験を行ない前述の文献２２Ｔ１に述べた如く分極（ｐ ｏｌａｒｉｚａ−ｔ、１ｏｎ）インデックスを計算することも可能である。

当技術の熟知者には本発明の実施にあたり慣用的な方法で慣用的なデータ処理機 器が使用されることは理解されよう。本発明のシステムは請求の範囲内で多くの 改変を行なうことが出来、本方法は他のシステムとの併用が可能である。

ＦＩＧ、１ 手続補正書（方式） 特許庁長官　殿　１′″゛呻°肋１ １、　事件（７）ｉ示Ｐ　ＣＴ／ＵＳ　８３／　Ｏ０３７４３、補正をする者 事件との関係　出願人 名称シェームズ・ジー・ビドル・カンパニー６、補正の対象　明細書及び請求の 範囲叫鞘訳欠国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１絶縁試片にス１する絶縁抵抗の測定値として漏洩電流（ｉｏ）を計算する 装置であって、 総締縁電流を表わす信号を発生するため電圧供給部と絶縁試片と回路状懸にある 検出インピーダンスにおける電圧を検出する手段と、 絶絶縁電流信号をディジタル形態に変換する手段と、第１導関数信号を発生する ため時間に関連して総締縁電流を微分する手段と、 前記第１４関数信号の瞬間的な固定値を選択し且つ保持し前記固定の第１導関数 信号の所定の割合を得るサンプル手段と、前記第１導関数信号の前記所定の部分 を受入れ、これを導関数信号と比較する比較手段と、 サンプルを取る時間から比較信号が等しくなる時間迄の測定を可能にする比較器 からの出力を受入れる経過時間コンピユークーと、 所定の公式に従って定数ｎを計算するよう経過時間情報を受入れ、当該定数を総 締縁電流のディンタル表示に適用し且っＸ及びｙを所定時間とした次の式、即ち 、 を使用して漏洩電流を計算する手段から成る計算装置。 （２）定数ｎを計算し、漏洩電流を計算する手段が少なくともマイクロ・プロセ ンサーにより提供されるようにした請求の範囲第（１）項に記載の装置。 （３）絶縁試験片内の絶縁抵抗の測定値として漏洩電流（１）を計算する方法で あって、 総締縁電流（１）を表わす信号を発生するよう分析状ＯＴ 懸下の絶縁試験片内の電流レヘルを検出し、当該総絶縁電流信号をディジタル形 善７こ変換し、そη、をコンピュータ一手段に供給し、 絶絶縁電流信号を時間で微分じ、 一定の固定値信号を得るためある時間；こ微角信号の固定部分をサンプリンクし 、 サンプリングされた一定の固定値信号の所定部分を取り、一定の固定値の所定部 分をある時間に亘り微分信号と比較し、一定の固定値信号の所定部分と同し値に 達するよう微分信号に要求される経過時間を測定し、 公式　ｎ　−（−！ｏＨＲ，／　！ＱＦ！　＜Ｚ、／Ｘ））−ｉ、Ｑに従って前 記経過時間から式の定数ｎを計算し、Ｘ及びｙを所定の時間とした次の式 におＧ・で得られたｎを使用して絶縁サンプル内の届曳電茄（ｉＣ）を計算する ことから成る計算方法。 浄書（内容に変更なし）