SU1224743A1 - Устройство дл измерени сопротивлени изол ции электрических сетей - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано дл  измерени  сопротивлени  изол ции электрических сетей посто нного тока с повьшзенным уровнем пульсаций и однофазных сетей переменного и переменно-посто нного токов, имеющих эквивалентную схему электрической сети в виде трех параллельно включенных цепей из двух последовательно соединенных резисторов , конденсаторов и источника сигнала посто нного или переменного токов. Общие точки соединени  резисторов и конденсаторов должны быть соединены с корпусом (заземлены ) . Цель изобретени  - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей достигаетс  введением в устройство опорных резисторов 2 и 3, конденсатора 5, сумматора 14, разв зывающего блока 13, фильтра-сумматора 15 и блока 16 уравнивани  напр жений переменного тока, выполненного на конденсаторах 19 и 20. Кроме того, устройство содержит генератор 1 импульсов , конденсатор 4, ключ 6, индикатор 7, блок 8 определени  экстремумов, вычислитель 9, формирователь 10 пауз, элемент 11 задержки , разв зьшающий блок 12, клеммы 17 и 18 дл  подключени  сети. 3, 3 . п. ф-лы. 3 ил. (О (Л ts9 Ю 4 -si 4; 00

Description

Изобретение относитс  к технике измерений и может быть использовано дл  измерени  сопротивлени  изол ци электрических ceteft посто нного тока с повышенным уровнем пульсаций и однофазных сетей переменного и переменно-посто нного токов, имеющих эквивалентнзто схему электрической сети в виде трех параллельно включенных цепей из двух последовательно соединенных резисторов, конденсаторов и источника сигнала по- ,сто нного и/или переменного токовj при этом общие точки соединени  резисторов и конденсаторов соединены с корпусом (землей).

Цель изобретени  - повьп ение точности измер:гний в сет х посто нного тока и расширение функциональных возможностей устройства за счет обе печеии  измерений в однофазных сет  переменного и переменно-посто нного токов.

На фиг.1 изображена стрз ктурна  схема предлагаемого устройства с блоком уравнивани  напр жений переменного тока, выполненного в статическом варианте; на фиг.2 -- то же, с блоком уравнивани  напр жени  переменного тока, выполненного в динамическом варианте; на фиг.З - вариант вьшолнени  блока з равлени  устройства по структурной схеме на фиг.2.

Устройство (фиг.1) содержит генератор 1 импульсов, опорные резистор 2 и 3, конденсаторы 4 и 5, ключ 6, индикатор 7, блок 8 определени  экстремума, вычислительный блок 9, блок 10 формировани  пауз, элемент il задержки, разв зьшающие блоки 12 и 13, сумматор 14, фильтр-сумматор 15, блок 16 уравнивани  напр жений переменного тока, перва  17 и втора  18 клеммы устройства дл  подключени  контролируемой электрической сети. Блок 16 уравнивани  напр жений переменного тока вьшол- нен в виде двух последовательно соединенных конденсаторов 19 и 20.

Первьй выход генератора 1 импульсов соединен с корпусом устройства, а второй выход генератора 1 импульсов через последовательно соединенные опорньй резистор 2 и конденсато 4 соединен с. входной клеммой 17 и входом разв зьшающего блока 12, а череэ последовательно соединенные опорный резистор 3 и конденсатор 5

И)

15

25

24743S

с клеммой 18 и входом разв зьгоающе- го блока 13. Выходы разв зьшающих блоков 12 и 13 соединены соответственно с первым и вторым входами

g фильтра-сумматора 15 сетевых токов, второй выход которого соединен с корпусом (землей), а первый выход - с вторым входом вьиислительного блока 9 непосредственно и через блок 8 определени  экстремума - с управл емым входом ключа 6, входами блока 10 формировани  пауз и элемента 11 задержки, вькод которого соединен с вторым управл емым входом генератора 1 импульсов, первый управл емый вход которого соединен с выходом блока 10 формировани  пауз. Первые выводы опорных резисторов 2 и 3 соединены с вторым выходом гене2Q ратора 1 импульсов, а вторые вьшо- ды - соответственно с вторым и третьим входом сумматора 14, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока 9. Выход вычислительного блока 9 через ключ 6 соединен с индикатором 7.

При выполнении блока 16 уравнивани  напр жений переменного тока в виде последовательного соединени  двух конденсаторов 19 и 20 их обща  точка соединена с выходом блока 16 уравнивани  напр жений переменного тока, котора  подключена к корпусу (земл ) устройства, а входы блока 6 соединены с соответствующими клемзчами 17 и 18 устройства.

Устройство (фиг.2) дополнительно содержит элемент И 21 и соединительный проводник 22, а блок 16 уравнивани  напр жений переменного тока выполнен в виде конденсатора 23 регулируемой емкости, переключател  24, измерителей 25 и 26 напр жени , элемента 27 сравнени , блока 28 управлени  и исполнительного элемента 29, Блок 28 управлени  (фиг.З) устройства выполнен в виде разнопо- л рных пороговых элементов 30 и 31, усилител  32 рассогласовани  и нуль- органа 33.

SO

На фиг.1 и 2 блок определени  экстремума выполнен в виде элемента сравнени , первый вход которого  вл етс  входом блока определени  55 экстремума, а второй вход - соединен с первым входом через линию задержки , выход элемента сравнени  соединен с входом порогового элемента.

30

35

45

выход которого  вл етс  выходом блока определени  экст,ремума.

Вычислительный блок 9 представл ет собой делительный блок, определ ющий сопротивление R изол ции электрической сети -в соответствии с математическим выражением

R.

- У« .R

и«;

где и - напр жение на импедансе

изол ции; Ug - напр жение на опорном

резисторе 2;

R,j - значение сопротивлени  резистора 2.

Аналогичное математическое выражение используетс  дп  определени  сопротивлени  изол ции по цепи резистора 3.

Блок 10 формировани  пауз вьтол- нен в виде одновибратора (ищущий мультивибратор).

Разв зьшающие блоки 12 и 13 могут быть вьшолнены в виде конденсаторов .

Фильтр-сумматор I5 вьшолнен в виде сумматора токов, на операционном усилителе.

Устройство (фиг.1) работает следующим образом.

При запуске генератора 1 импульсов на его выходе по вл етс  единичный скачок измерительного напр жени  образующий передний фронт и вершину измерительного импульса. Этот сигнал через опорные резисторы 2 и 3 .с одинаковыми сопротивлени ми и равные по емкости конденсаторы 4 и 5 поступает в исследуемую сеть. Так как входное сопротивление сумматора 14 (при вьшолнении разв зьшающих блоков 12 и 13 в виде конденсаторов) или входное сопротивление разв зывающих блоков 12 и 13 обеспечиваетс  боль- щим, то величина напр жени  измерительного сигнала на клеммах 17 и 18 устройства определ етс , главным образом, параллельным соединением сопротивлений изол ции и емкостей полюсов (фаз) сети и выходных емкостей конденсаторов 19 и 20 устройства . Это напр жение через разв зывающие блоки I2 и 13 непрерьшно поступает на входы (фильтра-сумматора 15 сетевых токов. Одновременно на входы фильтра-сумматора 15 сетевых токов в противофазе поступают равные (или примерно равные) напр жени .

2247434

вызьшаемые присутствующими в контролируемой сети пульсаци ми, гармониками и другими составл ющими напр жени  переменного тока, из которого 5 создаетс  напр жение контролируемой сети посто нного тока, а дл  случа  контрол  состо ни  изол ции однофазной сети переменного тока - напр жени , определ емые рабочим на10 пр жением контролируемой сети. Равенство указанных напр жений переменного тока, поступающих одновременно с падени ми напр жени  от измерительного сигнала на фильтр-сум15 матор 15 сетевых токов, обеспечиваетс  с помощью блока 16 уравнивани  напр жений переменного тока. Это достигаетс  тем, что емкости конденсаторов 19 и 20 выбираютс  рав20 ными между собой и примерно на пор док больще емкости каждого из полюсов (фаз) контролируемой сети относительно корпуса (земли), что практически обеспечивает равенство

25 потенциалов (напр жений) переменного тока на полюсах (фазах) сети относительно корпуса (земли). Так .как измерительный сигнал поступает на фильтр-сумматор . 15 сетевых токов в

30 фазе (т.е. с одним знаком), а сигналы переменного тока из сети в противофазе , то фактически фильтр-сумматор 15 сетевых токов подавл ет помеху переменного тока и выдел ет

35 только полезный, измерительный сигнал . При этом величина падени  напр жени  измерительного сигнала на импедансе изол ции при прохождении через фильтр-сумматор 15 сетевых

40 токов не измен етс , так как оба входа фильтра-сумматора 15 дл  измерительного сигнала (из-за пренебрежимо малого внутреннего сопротивлени  Vf. источника энергии сети)

45 фактически представл ют одну электрическую точку ( в отличие от случа- :ев суммировани ) токов сети, определ емых пульсаци ми, гармониками и другими составл ющими переменного

50 |Тока, так как в этом последнем случае между входами фильтра-сумматора 15 включен источник этих сигналов).

Роль сумматора 14, когда на его входы поступают с выходов опорных 55 резисторов 2 и 3 (датчиков тока)

в фазе падени  напр жени  на этих резисторах от измерительного сигнала и в противофазе падени  напр жени  на опорных

резисторах 2 и 3 от переменных токов в контролируемой сети, заключаетс  в том, что в сумматоре 14 помеха подавл етс , а падени  напр жени  от измерительного сигнала суммируютс , характеризу  величину полного тока измерительного сигнала в цепи измерительного сигнала.

Таким образом, благодар  введе- кию в устройство блока 16 уравнивани  напр жений переменного тока, сумматора 14, фильтра-сумматора 15 сетевых токов, второго опорного резистора 3 и второго разв зывающего блока 13 на вычислительный блок 9 и блок 8 определени  экстремума по- .тупают сигналы, у которых отношение сигнал/помеха значительно выше, что повышает точность измерени  и рас- шир ет область применени  устройства

В момент достижени  напр жением измерительного сигнала на клеммах 17 и 18 экстремума, что определ етс  с помощью блока 8 определени  экст- ремума, емкостна  составл юща  тока измерительного сигнала обращаетс  в нуль и величина полного тока измерительного сигнала определ етс  исключительно его активной состав- л ющей. Сигнал об этом с выхода блока 8 определени  экстремума поступает одновременно на управл емый вход ключа 6 и на вход блока IО формировани  пауз, а через элемент 11 задержки - на второй управл емый вход генератора 1 импульсов. Поступление указанного сигнала на управл емый вход ключа б йедет к его за№,- канию и поступлению на вход индикато 7 с выхода вычислительного блока 9 информации о величине сопротивлени  изол ции контролируемой сети (котора может непрерывно вырабатыватьс  в вычислительном блоке 9 и до наступле- ни  экстремума в виде частного от делени  величины напр жени  измерительного сигнала,на клеммах 17 и f8 на величину суммы падений напр жени  измерительного сигнала на опорных резисторах 2 и 3, но котора  соответствует истине только в момент наступ лени  экстремума).

Поступление сигнала о достижении экстремума через элемент 11 задерж- ки на второй управл емый вход генератора 1 импульсов вызывает формирование заднего фронта измерительного импульса. Элемент 11 задержки вводитс  дл  того, чтобы обеспечить присутствие на некоторое врем  падений напр жений измерительного сигнала на импедансе изол ции сети и опорных резисторах уж после достижени  эестремума. Это врем  должно лишь немного превышать врем  срабатывани  ключа 6.

Поступление сигнала о достижении экстремума на вход блока 10 формировани  пауз приводит к формированию времени паузы между измерительными сигналами (что необходимо дл  приведени  устройства и его блоков в исходное состо ние), после чего с выхода блока 10 форшфовани  пауз на первый управл емый вход генератора 1 импульсов поступает сигнал, по которому на втором выходе генератора 1 импульсов формируетс  очередной единичный скачок измерительного напр жени  , (передний фронт и вершина импульса и начинаетс  новый цикл измерений .

Устройство (фиг.2)работает следующим образом.

На первом этапе происходит уравнивание величин емкостей полюсов (фаз) контролируемой сети с помощью конденсатора 23 регулируемой емкости, а затем (после завершени  уравнивани ) начинаетс  вьплеописанньй процесс измерени  сопротивлени  изол ции путем подачи в контролируемую сеть измерительного сигнала. В этом случае начало второго этапа, т.е. подача в контролируемую сеть единичного скачка напр жени , осуществл етс  подачей .на первый управл емый вход генератора 1 импульсов сигнала не непосредственно с выхода блока 10 формировани  пауз, а с выхода логического элемента И 21, первый вход которого соединен с выходом блока 10 формиро- вани  пауз, а второй вход через про- водник 22 - с выходом блока 16 уравнивани  напр жений, который  вл етс  четвертым выходом блока 28 управлени . Сигнал на выходе последнего по ат1 етс  лишь при достижении равенства напр жений переменного тока на полюсах (фазах) сети по отношению к корпусу (земле).Именно одновременное наличие указанного сигнала на втором входе элемента И 21 и потен циального сигнала на выходе блока 10 форм:нровани  пауз (исчезающего

1

с выхода блока 0 в период формировани  паузы и по вл ющегос  на нем после завершени  ее формировани ,т.е. по истечении заданного времени после по влени  сигнала о достижении экстремума ) дает возможность осуществл ть подачу в контролируемую сеть единично- то скачка измерительного напр жени .

Устройство на первом этапе работает следующим образом.

Сигналы с выходов измерителей 25 и 26 напр жени  переменного тока сравниваютс  на элементе 27 сравнени  и в зависимости от соотношени  между ними в блоке 28 управлени  (фиг.З) срабатывает пороговый элемент 30 положительной пол рности или пороговый элемент 31 отрицательной пол рности, что ведет к подключение выхода переключател  24 к первому или второму его входу. Затем сигнал рассогласовани  с выхода элемента 27 сравнени , пройд  через усилитель 32 рассогласовани  блока 28 управлени , через первьш его выход поступает на вход исполнительного элемента 29, которьй начинает измен ть величину емкости конденсатора 23 таким образом , чтобы уменьшить сигнал рассогласовани . При снижении сигнала рассогласовани  ниже наперед заданного уровн  работа исполнительного элемента 29 по изменению емкости конденсатора 23 регулируемой емкости прекращаетс , а на выходе нуль-органа 33 по вл етс  сигнал, который несет информацию о завершении процесса уравнивани  емкостей и напр жений переменного тока. Этот сигнал поступает на четвертый выход блока 28 . управлени  и, следовательно, на выход блока 16 уравнивани  напр жений , что обеспечивает подачу единичного скачка измерительного напр жени  в контролируемую сеть. Это происходит потому, что на первом входе логического элемента И 21 уже присутствует потенциальньй уровень, который исчезает только в момент формировани  паузы.

Вьтолнение блока 16 уравнивани  напр жений с применением конденсатора 23 регулируемой емкости, конечно, более сложно в структурной реализации и удлин ет процесс измерени , однако имеет и преимущество, заключающеес  в том, что позвол ет не увеличивать значительно дополнительную емкость в устройстве и дает возмож247438

ность более легкой (с точки зрени  тех нологической реализации) дополнительной емкости,уменьшени  габаритов и емкостных токов измерительного сигна- - ла и контролируемой сети. Погршность измерений устройства в сет х посто нного тока имеет величину 0,4%, а в сет х переменного и переменно- посто нного токов - 0,7%.

10

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  сопротивлени  изол ции электрических тей, содержащее генератор импульсов, первый выход которого соединен с корпусом, первый управл ющий вход подключен к выходу блока формировани  пауз, а второй управл ющий вход

   2Q подключен к выходу элемента задержки , вход которого соединен с входом блока формировани  пауз, последовательно соединенные вычислительный блок, ключ и индикатор, первый

   25 конденсатор, первый вывод которого соединен с входом первого разв зьша- ющего блока и с первой клеммой устройства дл  подключени  контролируемой электрической сети, и блок определени  экстремума, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений в сет х ; посто нного тока и расширени  функциональных возможностей за счет обеспечени  измерений в однофазных сет х переменного и переменно- посто нного токов, в него введены два опорных резисто-ра, второй конденсатор ., сумматор, второй разв - зьшаюпщй блок, фильтр-сумматор и блок уравнивани  напр жений переменного тока, при этом второй выход генератора импульсов соединен с первым входом сумматора непосредственно и через первый опорньй резистор - с вторым вьшодом первого конденсатора и с вторьм входом сумматора , а через второй опорный резистор - с первым выводом второго конденсатора и с третьим входом сумматора, выход которого соединен с первым входом вычислительного блока, второй вход вычислительного блока соединен с входом блока определени  экстремума и с выходом филь55 тра-сумматора, первьй вход последнего соединен с выходом первого раз- в зьтающего блока, а второй вход через второй разв зьшающий блок

   35

   40

   45

   50

   9

   соединен с вторым вьшодом второго конденсатора, с второй клеммой устройства дл  подключени  контролируемой электрическЬй сети, и с пер вь1М входом блока уравнивани  напр  жений переменного тока, второй вход которого соединен с входом первого разв зьюающего блока, выход блока уравнивани  напр жений переменного тока подключен к корпусу устройства и .к второму выходу фильтра-сумматора , первый выход блока определени  экстремума соединен с управл ющим входом ключа, а второй выход соединен с входом элемента задержки .
2. 2.Устройство по п.1,отличающеес  тем, что блок уравнени  напр жений выполнен в виде двух последовательно соединенных конденсаторов,обща  точка соединени  которых  вл етс  выходом блока уравнивани  напр жений переменного тока.
3. 3.Устройство по ПП.1 и 2,, о т - личающ еес  тем, что между первым управл ющим входом генератора импульсов и выходом блока формировани  пауз введен элемент И, второй вход которого соединен с дополнительным выходом блока уравнивани  напр жений переменного тока, выполненного в виде переключател , двух измерителей напр жени , элемента сравнени , блока управлени  исполнительного элемента и конденсатора регулируемой емкости, при этом первый вход переключател ,  вл ющийс  первьм входом блока уравнивани  напр жений переменного тока, соединен с первые входом первого измерите

   2474310 .

   л  напр жени , второй вход переключател ,  вл ющийс  вторым входом блока уравнивани  напр жений переменного тока, соединен с первым вхог дом BTopoi;o измерител  напр жени ,, второй вход которого  вл етс  первым выходом блока уравнивани  напр жений переменного тока и соединен с вторым входом первого измерител 

   0 напр жени  и первым вьшодом конденсатора регулируемой емкости, второй вьшод которого подключен к выходу переключател , управл ющий вход конденсатора регулируемой емкости через

   {J исполнительный элемент подключен к первому выходу блока управлени , второй и третий выходы последнего соединены с соответствующими управл ющими входами переключател , вход блока

   20 управлени  соединен с выходом элемен та сравнени , первый и второй входь ко торого соединены с соответствующими выходами измерителей напр жени , четвертьш вьсход блока управлени 

   25  вл етс  дополнительным выходом

   блока уравнивани  напр жений переменного тока.

   4, Устройство по п.3, отличающеес  тем, что блок управлени  выполнен в виде двух раз- нопол рных пороговых элементов, нуль-органа и усилител  раЛогласо- вани , при этом их входы  вл ютс  входом блока }шравлени , а выходы двух разнопол рных пороговых элементов  вл ютс  соответствующими первым и вторым выходами блока управлени , выходы усилител  рассогласовани  и нуль-органа  вл ютс ; соответственно третьим и четвертым

   30

   35

   40

   выходами блока управлени .

   ШШожн/пм иена тнтрелв j3yenou ее/ml

   Составитель Л.Муранов Редактор А Ренин Техред Н.БонкалоКорректор М. Максимипшнец

   eee ee ee tiete л - ««.в J I .V J n L «M « V,

   Заказ 1947/45 Тираж 728Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна ,4

   (риг.З