SU1033988A1

SU1033988A1 - Grounding resistance measuring device

Info

Publication number: SU1033988A1
Application number: SU823426536A
Authority: SU
Inventors: Олег Александрович Петров; Юрий Вениаминович Ситчихин; Александр Иванович Сидоров
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1982-04-22
Filing date: 1982-04-22
Publication date: 1983-08-07

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ, содержащее генератор оперативного тока, заданной, частоты, один вывод которого подключен к выводу измер емого српротивлег ни заземлени , два фильтра заданной частоты, вход второго из них подключен к выходу указанного генератора, и измерительный прибор, о т л и ч а ю ад е е с тем, что, с целью повышени точности измерени , в него введе ны подключённые к второму выводу генератора оперативного тока заданной частоты последовательно соединенные катушки индуктивности, дополнитель-. .ный резистор и пластина, котора по. отношению к земле образует емкость,последовательно соединенные первый управл емый усилитель, преобразователь переменного сигнала в посто нный и интегрирующий усилитель, последовательно соединенные управл емый усилитель, преобразователь переменного сигнала в посто нный и сумматор , выход которого подключен к измерительному прибору, последовательно соединенные первый формирователь пр моугольных импульсов, фазочувствительный усилитель и нуль-индикатор, последовательно соединенные фазовращакадий блок и второй формирователь i. пр моугольных импульсов, вьосод которого подключен к второму входу фазочувствительного усилител , блок задаЦни устсшки, причем первый выход поЪледнегб подключен к второму входу интегрирующего усилител , а второй к второму входу сумматора, выход интегрирующего усилител соединен с управл ющими входами обоих управл емых усилителей, ВХОДЫ первого формировател пр моугольных импульсов и первоloo го управл емого усилител через первый фильтр заданной частоты соедине00 ны с дополнительным резистором, а вхо со сх ды фазовращаюцего блока и второго управл емого усилител подключены к выходу второго фильтра заданной часто00 |ТЫ.A DEVICE FOR MEASURING THE GROUNDING RESISTANCE, containing an operating current generator of a given frequency, one output of which is connected to the output of the measured ground resistance, two filters of a given frequency, the input of the second of them is connected to the output of This is due to the fact that, in order to improve the measurement accuracy, serially connected inductance coils connected to the second output of the operating current generator of a given frequency are added to it, in addition. . resistor and plate, which by. with respect to earth forms capacitance, serially connected first controlled amplifier, converter of alternating signal to constant and integrating amplifier, serially connected controlled amplifier, converter of alternating signal to constant and adder, the output of which is connected to the measuring device, serially connected to the first driver coal pulses, a phase-sensitive amplifier and a null-indicator, a series-connected phase-rotation unit and a second driver i. rectangular pulses, the vyosod of which is connected to the second input of the phase-sensitive amplifier, the reference unit, the first output is connected to the second input of the integrating amplifier, and the second to the second input of the adder, the output of the integrating amplifier is connected to the control inputs of both controlled amplifiers, the INPUTS of the first the square pulse generator and the primary controlled amplifier are connected to an additional resistor through the first filter of a given frequency, and the output of the phase-shifter is eye and second controllable amplifier connected to the output of the second filter predetermined chasto00 | YOU.

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике, в частности к измерению сопротивлени заземлени или сопротивлени естественного контакта с грунтом различных электроустановок ,Известно измерение сопротивлени методом амперметра и вольтметра, который состоит в том, что оперативный переменный ток пропускают мажду исследуемым заэемлителем и вспомогательным электродом. Между другим вспомогательным электродом (потенциальным ) и заземлителем измершот вели чину падени , напр жени и наход т искомое сопротивление по закону Ома 1. , . К недостаткам устройства, реализу ющего данный способ, относ тс необходимость забивки вспомогательных электродов. Зависимость результата измерени от удаленности- этих влект родов, а также невозможность измерени сопротивлени естественного контакта с землей передвижных электроус тановок. Известно устройство дл измерени сопротивлени заземлени , содержащее источник оперативного переменного то ка и измерительный мост, образованный трем параллельными ветв ми, две из которых содержат последовательно соединенные резистор и LC-цепочку, При этом емкость С создают за счет изолированной обкладки, закладываемо в грунт вблизи измер емого заземлите л . Настраивают в резонанс ветви с LC-элементами и из- услови балансиро ки этих ветвей с третьей ветвью опре дел ют искомое сопротивление заземле ни 2 , Недостаток указанного устройства состоит в низкой точности измерений из-за ухода резонансной частоты на последующих этапах настройки ветвей измерительной схемы и недостаточной помехоустойчивости к блуждающим токам различных частот, циркулирующим в контуре заземлени . Кроме того, значительное количество операций усложн ет процесс -измерени . Наиболее близким к -предлагаемому вл етс устройство дл измерени сопротивлени заземлени , в котором оперативный ток непромышленной часто ты пропускают между токовыми электро дами, а к потенциальным электродам подключена измерительна схема, содержаща последовательно соединенные синхронный детектор, фильтр непромыш ленной частоты и усилитель посто нно го тока, к выходу которого подключен измерительный прибор 3 . . Недостатки известного устройства заключаютс в необходимости вынесени потенциального электрода из зоны растекани тока, трудоемкости забивки электродов, а также в трудности |измерени сопротивлени естественното .заземлени передвижных электроустановок ,Цель изобретени - повышение точности и упрощение устройства измерени , Поставле 1на цель достигаетс тем, что. в устройство дл измерени сопротивлени заземлени , содержащее генератор оперативного тока заданной частоты , один вывод которого подкл1рчен к выводу измер емого сопротивлени заземлени , два фильтра заданной частоты , вход второго из них подключен к выходу указанного генератора, и измерительный прибор, введены подключенные к второму выводу генератора оперативного тока заданной частоты последовательно соединенные катушка индуктивности, дополнительный резистор и пластина, котора по отношению к земле образует емкость, последовательно соединенные первый управл емый усилитель, преобразователь переменного сигнала в посто нный и интегрирующий усилитель, последовательно соединенные вторые управл емый усилитель, преобразователь переменного .сигнала в посто нный и cyMiviaTop, выход которого подключен к измерительному прибору , последовательно соединенные первый формирователь пр моугольных импульсов, фазочувствительный усилитель и нуль-индикатор, последовательно соединенные фазовращающий блок и второй формирователь пр моугольных импульсов, выход которого подключен к второму входу фазочувствительного усилител , блок задани уставки, причем первый выход последнего подключен к второму входу интегрируквдего усилител , а второй - к второму входу сумматора, выход интегрирующего усилител соединен с управл к дими входами обоих управл емых.усилителей, входы первого формировател пр моугольных импульсов и первого управл емого усилител через первый фильтр заданной частоты соединены с дополнительным резистором, а входы фазовращающего блока и второго управл емого усилител подключены к выходу второго фильтра заданной частоты. На чертеже изображена функциональна схема предлагаемого устройства. Цепь оперативного тока включает последовательно соединенные измер емое сопротивление 1 заземлени , генератор 2 оперативного тока заданной частоты Юр, катушку 3 индуктивности, дополнительный резистор 4 и пластину 5, котора по отношению к земле образует емкость С, т,е, цепь оперативного тока содержит последовательный LC-контур, К дополнительному резистору 4 через первый фильтр б заданной частоты подключены последовательно соединенные первый формирователь 7The invention relates to electrical measuring equipment, in particular, to measuring the ground resistance or the resistance of natural contact with the ground of various electrical installations. It is known to measure the resistance by the method of an ammeter and a voltmeter, which means that an operational alternating current is passed through to each other by the subscriber and auxiliary electrode under study. Between the other auxiliary electrode (potential) and the earthing switch, the magnitude of the drop, the voltage, and the desired resistance are found according to Ohm's law 1.,. The disadvantages of the device implementing this method include the need to drive auxiliary electrodes. The dependence of the measurement result on the distance of these sets of genera, as well as the impossibility of measuring the resistance of natural contact with the ground by mobile electric devices. A device for measuring the grounding resistance is known, which contains a source of operational AC current and a measuring bridge formed by three parallel branches, two of which contain a series-connected resistor and an LC chain. At the same time, capacitance C is created by an insulated plate that is laid in the ground grounded The branches with LC elements are tuned to resonance and the balancing conditions of these branches with the third branch determine the desired ground resistance 2, The disadvantage of this device is low measurement accuracy due to the departure of the resonant frequency at subsequent stages of tuning the branches of the measuring circuit and lack of noise immunity to stray currents of various frequencies circulating in the ground loop. In addition, a significant number of operations complicates the measurement process. The closest to the proposed one is a device for measuring the grounding resistance, in which the operational current of the non-industrial frequency is passed between current electrodes, and a measuring circuit comprising a series-connected synchronous detector, a non-industrial frequency filter and a potential amplifier is connected to potential electrodes , to the output of which the measuring device 3 is connected. . The disadvantages of the known device are the need to remove the potential electrode from the current spreading area, the complexity of driving the electrodes, and the difficulty of measuring the resistance of the natural grounding of mobile electrical installations. The purpose of the invention is to improve the accuracy and simplify the measuring device. A device for measuring the grounding resistance, containing a generator of operating current of a given frequency, one output of which is connected to the output of the measured grounding resistance, two filters of a given frequency, the input of the second of them is connected to the output of the specified generator, and a measuring instrument are connected to the second output of the generator operating current of a given frequency, serially connected inductor, additional resistor and plate, which forms a capacitance with respect to earth, the first connected controlled amplifier, an AC signal into a permanent and integrating amplifier, a second controlled amplifier connected in series, an AC signal to a constant converter and a cyMiviaTop, the output of which is connected to the measuring device, are connected in series to the first square-wave former, phase-sensitive an amplifier and a null indicator, a phase-rotation unit connected in series, and a second rectangular pulse shaper whose output is connected It is yuchen to the second input of the phase-sensitive amplifier, the setpoint setting unit, the first output of the latter is connected to the second input of the integrated amplifier, and the second to the second input of the adder, the output of the integrating amplifier is connected to the control of the two inputs of the two controlled amplifiers, the inputs of the first driver of rectangular pulses and the first controlled amplifier through the first filter of a given frequency are connected to an additional resistor, and the inputs of the phase-rotation unit and the second controlled amplifier are connected to the output the second filter of a given frequency. The drawing shows a functional diagram of the proposed device. The operating current circuit includes measuring grounding resistance 1 in series, an operating current generator 2 of a given frequency Ure, an inductance coil 3, an additional resistor 4, and a plate 5, which, in relation to the earth, forms capacitance C, t, e, the operating current circuit contains a series LC circuit, To the additional resistor 4 through the first filter b of a given frequency are connected in series the first driver 7

пр моугольных импульсов, фазочувст- витальный усилитель 8 (первый вход) и нуль-индикатор 9..rectangular pulses, phase-sensitive amplifier 8 (first input) and zero-indicator 9 ..

К генератору 2 через второй фильтр 10 заданной частоты подключены последовательно соединенные фазовращак ций 5 блок 11 и второй формирователь 12 пр моугольных импульсов, выход которого соединен с вторым входом фазочувст:вительного усилител 8,The generator 11 and the second driver 12 rectangular pulses are connected to the generator 2 through the second filter 10 of a predetermined frequency, the output of which is connected to the second input of the phase-sensing amplifier 8,

I Устройство также содержит подклю- .10 ченные к первому фильтру б згщанной частоты последовательно соединенные первый управл емый усилитель 13, первый преобразователь 14 переменного сигнала в посто нный, интегрирующий 5 усилитель 15 и подключенные к второму фильтру 10 заданной частоты последовательно соединенныевторой управл емый усилитель 16, второй преобразователь 17 переменного сигнала в ОП посто нный, сумматор 18 и измерительный прибор 19,I The device also contains the first controlled amplifier 13 connected in series to the first frequency filter and the first controlled amplifier 13, the first variable-signal converter 14 to the constant amplifier 5 that integrates 5 and connected to the second filter 10 of the specified frequency serially connected second controlled amplifier 16 , the second converter 17 of the variable signal into the OP is constant, the adder 18 and the measuring instrument 19,

Блок 20 задани уставки подключен к вторым входам интегрирующего усилител 15 и сумматора 18, Назначение фильтров б и 10 заданной частоты - выдел ть из частотного спектра сигналов, поступающих на вход измерительной части устройства, только сигналы заданной частоты ОУ. Фильт„ ры могут быть выполнены, например, в виде избирательных усилителей.The setpoint setting unit 20 is connected to the second inputs of the integrating amplifier 15 and the adder 18. The purpose of the filters b and 10 of a given frequency is to extract from the frequency spectrum of the signals arriving at the input of the measuring part of the device only the signals of a given frequency of the op-amp. Filters can be made, for example, in the form of selective amplifiers.

Блоки 7, 8, 9, 11 .и 12 предназначены дл измерени фазового сдвига между током I и напр жением U задан- ной частоты ШрВ цепи оперативного 35 тока, Формирователи 7 и 12 преобразуют гармонические сигналы, пропорциональные соответственно току I и напр жению и, в пр моугольные сигналы одит наковой амплитуды. Блок 8 осу1цествл -40 ет логическое суммирование .указанных .пр моугольных сигналов, При этом измерительный прибор 9 показывает угол между напр жением U и током I,Blocks 7, 8, 9, 11, and 12 are designed to measure the phase shift between the current I and the voltage U of a given frequency FrW of the operating current 35, Shaper 7 and 12 convert harmonic signals proportional to the current I and voltage respectively, and square amplitude signals. The block 8 is essentially -40 em logical summation. Of the indicated rectangular signals. At the same time, the measuring device 9 shows the angle between the voltage U and the current I,

Фазовращающий блок 11 служит дл 45 коррекции фазовых искажений, йозникак дих в соатветствующих блоках устрой- . с-тва, и используетс при первичной настройке схемы измерени фазового сдвига. Последовательно включенные сп и охваченные обратной св зью усилители 13 и 15 и преобразователь 14 образуют компенсационную схему, осуществл ющую автоматическое поддержание равенства двух величин; напр жени Uj, поступающего от блока 20 задани , уставки, и напр жени U. При этом изменение коэффициента передачи Jt первого управл емого усилител 13 и : одновременно коэффициента К2 второго управл емого усилител 16 происходит 6Q под действием управл ющего напр жени в зависимости от величины сигнала и (тока I),Phase rotation unit 11 serves to correct phase distortion correction 45, which is indicated in corresponding blocks of the device-. It is used in the initial setup of the phase shift measurement circuit. The series-connected and feedback-covered amplifiers 13 and 15 and the converter 14 form a compensation circuit that automatically maintains the equality of the two quantities; the voltage Uj coming from the setting unit 20, the setpoint, and the voltage U. The change in the transmission coefficient Jt of the first controlled amplifier 13 and: simultaneously the coefficient K2 of the second controlled amplifier 16 occurs 6Q under the action of the control voltage depending on the value signal and (current I),

Управл емые усилители 13 и 16 могут быть выполнены в виде множительных элементов, а преобразователи 14 и 17, например, в виде выпр мителей со сглаживающими фильтрами.Controlled amplifiers 13 and 16 can be made in the form of multiplying elements, and converters 14 and 17, for example, in the form of rectifiers with smoothing filters.

Покажем, что предлагаемое устройство будет измер ть величину сопротивлени заземлени R,We show that the proposed device will measure the value of the ground resistance R,

Сигнал на выходе первого преобразовател 14The signal at the output of the first converter 14

u,,u ,,

где коэффициент пропорциональ ности, определ емый фильт1 ром 6, усилителем 13 и пре . образователем 14;where the coefficient of proportionality, defined by filter 6, amplifier 13 and pre. educator 14;

R, - сопротивление дополни тельного резистора 4 I - величина оперативногоR, is the resistance of the additional resistor 4 I is the magnitude of the operative

тока Зс1данной частоты lojy, Сигнал на выходе вто&ого преобразовател 17 , .current of the given frequency lojy, the signal at the output of the second & 17 th converter,.

i u,,, : .i u ,,,:.

где и - напр жение генератора 2 Kj - коэффициент пропорциональности , определ емый фильт : ром 10, усилителем 16 и преобразователем 17..where and is the generator voltage 2 Kj is the proportionality coefficient determined by the filter: rum 10, amplifier 16 and converter 17.

При резонансной настройке цепи oneративного тока, когда сдвиг по фаэе :между напр жением U и током I будет равен нулю,With the resonant tuning of the one-way current circuit, when the shift in phase: between the voltage U and the current I will be equal to zero,

р -iL-R ., XQ p -iL-R., XQ

где Rg -сопротивление остальной части цепи гоперативного тока. Учитыва -, что коэффициенты к и к равны, получимwhere Rg is the resistance of the rest of the operational current circuit. Taking into account - that the coefficients k and k are equal, we get

- -. О - -. ABOUT

и. and.

Напр жение U благодар действию интегрирующего усилител посто нно и ,равно Uj ПоэтомуThe voltage U due to the action of the integrating amplifier is constant and, is equal to Uj Therefore

R,+ P,R, + P,

посто нный коэффициент.constant coefficient.

где AZwhere is AZ

UU

3131

ЕСЛИ i тогда U4 U2-U32 - 1 ак11м образом, измерительный прибор 19 буд(вт регистрировать величину, .пропорциональную R, Проградуировав шкалу прибора, в омах, станем измер ть искомое сопротивление R,IF i then U4 U2-U32 is 1 way, the measuring device 19 will (watt register the value proportional to R, by graduating the scale of the device, in ohms, we will begin to measure the desired resistance R,

Claims

DEVICE FOR MEASURING EARTHING RESISTANCE, containing an operating current generator of a given frequency, one output of which is connected to a terminal of a measured grounding resistance, two filters of a given frequency, the input of the second of them is connected to the output of the specified generator, and a measuring device, exc a) the fact that, in order to increase the accuracy of the measurement, we introduced into it the series-connected inductors connected to the second output of the operating current generator of a given frequency, additionally.

ny resistor and plate, which. with respect to earth, it forms a capacitance, a first controlled amplifier connected in series, an alternating signal converter into a constant and integrating amplifier, a second controlled amplifier connected in series, an alternating signal into a constant converter and an adder, the output of which is connected to a measuring device, the first square-wave pulse generator connected in series, phase-sensitive an amplifier and a null indicator connected in series to the phase-shifting unit and the second driver of rectangular pulses, the output of which is connected to the second input of the phase-sensitive amplifier, a setting unit, the first __ output of the latter is connected to the second input of the integrating amplifier, and the second to the second input of the adder, the output of the integrating amplifier is connected to the control inputs of both controlled amplifiers, the inputs of the first driver rectangular pulses and the first controlled amplifier through the first filter of a given frequency are connected to an additional resistor, and the inputs of the phase-shifting unit and the second unit ulation amplifier connected to the output of the second filter predetermined frequency.

^ SU „„ 1033988