SU1638670A1 - Устройство дл автоматического контрол параметров электрических цепей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области контрольно-измерительной технике и предназначено дл  автоматического контрол  разобщенных электрических цепей изделий специального и общего назначени  на отсутствие обрывов, коротких замыканий и на соответствие сопротивлени  изол ции цепей заданному уровню. Цель изобретени  - повышение достоверности контрол  - достигаетс  за счет автоматического выбора в процессе проверки длительности измерени  и режима измерени . Устройство содержит источник 1 низкого напр жени , блок 2 контрол  целостно

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и предназначено дл  автоматического контрол  разобщенных электрических цепей изделий специального и общего назначений на отсутствие обрывов, коротких замыканий и на соответствие сопротивлени  изол ции цепей заданному уровню.

Целью изобретени   вл етс  повышение достоверности контрол  за счет автоматического выбора в процессе проверки длительности измерени  и режима измерени  кажда  цепь относительно замкнутых между собой остальных или кажда  цепь относительно каждой в зависимости от состо ни  спротивлени  изол ции.

На фиг. 1 представлена функциональна  схема устройства дл  автоматического контрол  параметров электрических цепей; на фиг. 2 - структурна  схема блока управлени  и сигнализации , на фиг. 3 - функциональна  схема органов управлени ; на фиг. 4 - функциональна  схема блока индикации.

Устройство содержит источник низкого напр жени  1, блок 2 контрол  целостности цепи, резистор 3, коммутатор 4 провер емых цепей, источник 5 высокого напр жени , блок 6 контрол  сопротивлени  изол ции, блок 7 управлени  и сигнализации, переходные кабели 8.

Коммутатор 4 состоит из трех групп реле 9, 10 и 11.

Блок 6 контрол  сопротивлени  изол ции содержит входной делитель, состо щий из резисторов 12 и 13, активный фильтр 14 нижних частот, второй эталонный делитель, состо щий из резисторов 15 и 16, первый эталонный делитель, состо щий из переключател  1 7 и резисторов 18-21, дифференциальный усилитель 22, электронные ключи 23 и 24, конденсаторы 25 и 26,

5

0

5

0

5

0

5

0

5

высокоомный резистор 27 и компараторы 28-30.

Первый вход блока 7 управлени  и сигнализации соединен с выходом блока 2 контрол  целостности цепи, второй вход блока 7 управлени  и сигнализации соединен с выходной шиной блока 6 контрол  сопротивлени  изол ции, первый выход блока 7 управлени  и сигнализации соединен с входной шиной коммутатора 4, первый вход блока 6 контрол  сопротивлени  изол ции соединен с первым выводом источника 5 высокого напр жени , второй вход блока 6 контрол  сопротивлени  изол ции соединен с первым выходом коммутатора 4 и с первым выводом резистора 3, первый вывод источника 1 низкого напр жени  соединен с первым входом блока 2 контрол  целостности цепи, первый выход коммутатора 4 соединен с каждым из п замыкающих контактов первой группы 10 реле , переключающие контакты которых соединены соответственно с первыми клеммами дл  подключени  объекта контрол , вторые клеммы дл  подключени  объекта контрол  соединены с п переключающими контактами второй группы 11 реле, второй вывод источника 5 высокого напр жени  соединен с первым выводом источника 1 низкого напр жени , второй вывод которого соединен с первым выводом резистора 3, второй вывод которого соединен с вторым входом блока 2 контрол  целостности цепи и с вторым выходом коммутатора 4, третий выход которого соединен с третьим выходом блока 6 контрол  сопротивлени  изол ции, четвертый вход которого соединен с второй выходной шиной блока 7 управлени  и сигнализации, каждый из п размыкающих контактов третьей группы 9 реле соединен соответственно с каждым из п размыкающих контактов первой группы 10 реле, п переключающих контактов третьей группы 9 реле соединены с (п-1)--м размыкающим контактом

третьей группы 9 реле, (п+1)-й замыкающий контакт третьей группы 9 реле соединен с п замыкающими контактами второй группы 11 реле и с (п+2)-м размыкающим контактом третьей группы Я реле, (п+2)-й замыкающий контакт третьей группы 9 реле соединен с первым выходом коммутатора 4, (п+1)-й переключающий контакт третьей группы 9 реле соединен с третьим выходом коммутатора 4, где п - число контролируемых цепей.

Блок 7 управлени  и сигнализации, как показано на фиг. 2, выполнен на основе микропроцессорного набора и содержит тактовый генератор 31, процессор 32, блок 33 микропрограммного управлени , посто нное запоминающее устройство 34, блок 35 мультиплексоров , органы управлени  36, блок 37 дешифраторов, блоки 38-40 регистров, блок 41 усилителей, блок 42 индикации , пороговый элемент 43.

Процессор выполнен из двух секций и имеет разр дность 4, что позвол ет просто организовать работу с двоичными и двоично-дес тичными числами.

Блок 35 мультиплексоров служит дл  выбора источника входной информации: блоки 2 контрол  целостности цепи и 6 сопротивлени  изол ции, органы 36 управлени  или пороговый элемент. Дешифратор 37 выбирает один из блоков регистров 38-40 при записи команд процессора 32 дл  управлени  соответственно реле коммутатора 4, блоком 42 индикации или ключами 23 и 24 блока 6 контрол  сопротивлени  изол ции . Блок 41 усилителей производит усиление по току и напр жению сигналов блока 38 регистров. Временные выдержки обеспечиваютс  процессором 32 путем счета периодов сетевого напр жени , частотой 50 Гц. Преобразование синусоидального напр жени  в пр моугольные импульсы осуществл етс  пороговым элементом.

Органы 36 управлени  состо т из переключателей 44-46, задающих количество провер емых цепей и кнопок 47-49, предназначенных дл  начальной установки блока 7 управлени  и сигнализации , запуска и остановки контрол 

Блок 42 индикации содержит единичные индикаторы 50-53, например свето- диоды, и два идентичных трехразр дных цифровых индикатора 54 и 55, состо 

5

5

щих из дешифраторов 56-58, которые преобразуют двоичный код в код управлени  семисегментными индикаторами 59-61. Единичные индикаторы 50- 53 отображают состо ние сопротивлени  изол ции, напичир цепи, наличие короткого замыкани , а также остановку функционировани  при окончании контрол  или при обнаружении неисправности.

На схеме (фиг.1) также показано провер емое изделие 62.

В статическом состо нии устройства все реле выключены, ключи 23 и 24 разомкнуты, горит индикатор 53 Остановка, блок 7 управлени  и сигнализации 7 находитс  в режиме ожидани . После нажати  кнопки 47 Начальна  установка блок 7 управлени  и сигнализации устанавливаетс  в исходное состо ние, а на инди каторах 54 и 55 высвечиваютс  нули.

После нажати  кнопки 48 Пуск начинаетс  контроль. Устройство контролирует состо ние цепей последовательно , начина  с первой. Номер провер емой цепи отображаетс  на индикаторе 54 блока 42 индикации.

0 Проверка начинаетс  в режиме, при котором контролируетс  сопротивление изол ции выбранной цепи относительно цепей, замкнутых между собой. По командам блока 7 управлени  и сигна5 лизации в коммутаторе 4 включаютс  реле 10.1 и 11.1. Контакт реле 10.1 подает на провер емую цепь напр жение от источников 1 низкого и последовательно включенного с ним высокого

0 5 напр жений. Через замкнутые контакты 10.1, 11.1 и 9.П+2 ток от источника 1 низкого напр жени  поступает в блок 2 контрол  целостности цепи. Ток от последовательновключен5 . ных источников высокого 5 и низкого 1 напр жений черезiзамкнутый контакт 10.1, провер емую цепь, а в случае ее обрыва также через резистор 3 и замкнутый контакт 11.1 далее через

0 сопротивление изол ции, нормально замкнутые контакты 10.2-10.Ti, 9.2- 9.п и контакт 9.П+1 поступает на входной делитель блока 6 контрол  сопротивлени  изол ции. Величина резистора 3 гораздо выше сопротивлени  цепи, но гораздо ниже сопротивлени  изол ции, поэтому он не вносит существенной погрешности при контроле.

10

71638670

Сигнал с входного делител , слу- жащего дл  защиты от высокого напр жени  при коротком замыкании между провер емыми в данный момент цеп ми, .поступает на активный фильтр 14 нижних частот, защищающий от наводок с частотой 50 Гц и выше. Сигнал с выхода фильтра поступает на первый вход дифференциального усилител  22 и на первый вход компаратора 30. На второй вход компаратора 30 поступает напр жение с эталонного делител , выполненного на резисторах 15 и 16. На второй вход дифференциального усилите-15   22 поступает напр жение с эталонного делител , выполненного на резисторах 18-21 и переключателе 17. Наличие резисторов 18-21 и переключател  17 позвол ет контролировать сопротивление изол ции в нормальных услови х, при испытани х провер емого устройства в услови х повышенной темературы или влажности. Выходное нар жение дифференциального усилител  ри сопротивлении изол ции ниже требуемого имеет отрицательную пол рность , а при сопротивлении изол ции выше требуемого имеет положительную пол рность относительно общего прово- 30 а. Выходное напр жение дифференциального усилител  поступает на входы электронных ключей 23 и 24, которые в исходном состо нии закрыты. Спуст 

20

25

со ва па то

л  и

ил

л 

но

да

и U U

и и (

и

т м л

л ем к

п о а 28 ц

врем  t после подачи на провер в- мую цепь испытательного напр жени  на врем  t открываетс  ключ 23. Выдержка времени t ( необходима, дл  установлени  фильтра 14. За врем  t2 конденсатор 25 зар жаетс  до напр жени  выхода дифференциального усилител  U,. После закрыти  ключа 23 на вреtn включаетс  ключ 24. За это вре { м 

м  конденсатор 26 зар жаетс  до напр жени  выхода дифференциального уси лител  Uz, а конденсатор 25 разр жаетс  на несколько милливольт через

27 до напр жевысокоомныи резистор

ни  U{. Следует заметить, что

при U, 0 и U U, приО, 0.

,

На выходе компаратора 28 будет логическа  1, если потенциал U, на его первом входе будет ниже потенциала U2 на его втором входе. На выходе компаратора 29 будет логическа  1, если потенциал U2 на его первом входе будет больше нул .

Рассмотрим, как состо ние компараторов 28 и 29 характеризует состо ние

8

сопротивлени  изол ции, при этом перва  цифра состо ни  относитс  к компаратору 28, а втора  - к компаратору 29.

Состо ние 11 - сопротивление изол ции выше требуемого (U.,0, U2 0) и неизменно либо возрастает (Uj U3

или иг, U U , откуда U L U2 ) .

Состо ние 01 - сопротивление изол ции выше требуемого (, ),

но уменьшаетс  (и U.

да U ,U

2.

отку15 30

20

25

35 40

5

0

5

Состо ние 10 - сопротивление изол ции ниже требуемого (, ), но возрастает (, , UT -U2L °ткуда U,,UZ).

Состо ние 00 - сопротивление изол ции ниже требуемого (, )и неизменно или уменьшаетс  (И, U2 или U, U

).

г

,

откуда

Таким образом, состо ние компараторов 28 и 29 определ ет все возможные случаи состо ни  сопротивлени  изол ции.

На выходе компаратора 30 будет логическа  1, если между провер емыми в данный момент цеп ми короткое замыкание.

Блок 7 управлени  и сигнализации после закрыти  ключа 24 считывает, отображает на индикаторах 50-52 и анализирует состо ние компараторов 28-30 и блока 2 контрол  целостности цепи.

Если нарушена целостность цепи, то контроль прекращаетс , загораетс  индикатор 53 Остановка, а на индикаторе 54 блока 7 управлени  и сигнализации отображаетс  номер этой цепи.

Если целостность цепи не нарушена , то производитс  анализ состо ни  сопротивлени  изол ции.

Если сопротивление изол ции выше требуемого и неизменно или возрастает , то начинаетс  контроль параметров следующей цепи. По команде блока 7 управлени  и сигнализации в коммутаторе 4 выключаютс  реле 10,1 и 11.1, включаютс  реле 10.2 и 11.2 и контролируютс  параметры следующей цепи аналогично описанному выше.

Если сопротивление изол ции выше требуемого, но уменьшаетс , или ниже требуемого, но возрастает, то спуст  врем  tj повтор етс  контроль пара9I61

метров этой же цели. Когда врем  подачи испытательного напр жени  на контролируемую цепь достигнет 1мин, и сопротивление изол ции при этом выше требуемого, начинаетс  контроль параметров следующей непи.

Если сопротивление изол ции ниже требуемого и неизменно или уменьшаетс , а также если врем  подачи испы- тательного напр жени  на контролируемую цепь достигает 1 мин, а сопротивление изол ции при этом остаетс  ниже требуемого, то устройство переходит в режим, при котором контролиру- етс  сопротивление изол ции выбранной цепи отдельно с каждой цепью, начина  с цепи, имеющей номер на единицу больше , чем у провер емой, до цепи с номером п (параметры цепей с но- мерами от 1 до цепи с номером на единицу меньше провер емой уже были проконтролированы ) . Дл  этого по команде блока 7 управлени  и сигнализации в коммутаторе 4 выключаетс  реле 11 .1 , включаетс  рсло 9.1-Ч.П+2 и поочередно 11.2-11.п. Ток от источника низкого напр жени  поступает на блок контрол  целостности цепи через замкнутый контакт 9.П+2, мину  провер - емую цепь- Ток от последовательно включенных источников высокого и низкого напр жений поступает через замкнутый контакт 10.1, сопротивление изол ции, замкнутые контакты 11.2 (11.3-11.п), 9.П+1 на вход блока контрол  сопротивлени  изол ции. Параметры сопротивлени  изол ции между каждо парой цепей определ ютс  аналогично описанному выше. Номер цепи, относи- тельно которой контролируетс  сопротивление изол ции, отображаетс  на индикаторе 55 блока А2 индикации. Если в результате контрол  будет обнаружена цепь, дл  которой сопротивле- ние изол ции относительно провер емой цепи ниже требуемого и неизменно , а. также если врем  подачи испытательного напр жени  на контролируемую цепь достигло 1 мин, а сопротив- ление изол ции осталось ниже требуемого , то контроль прекращаетс  и загораетс  индикатор 53 Остановка, Если в результате контрол  в таком режиме ни дл  одной из цепей сопро- тивление изол ции относительно провер емой цепи не ниже требуемого, то по команде блока 7 управлени  и сигнализации в коммутаторе 4 выключаютс 

)1()

реле 9.1-Ч.П+2 и контактируютс  параметры следующей цепи в режиме одна цепь относительно замкнутых между собой остальных аналогично описанному выше.

При необходимости остановить контроль нажимают кнопку 49 Стоп. Продолжить контроль после остановки можно , нажав кнопку Пуск.

В конкретном варианте исполнени  блок 2 контрол  целостности цепи выполнен на основе ррчисторного моста и компаратора. Активный фильтр 14 представл ет собой фильтр Ьгосел  второго пор дка с частотой среза 16 Гц. Фильтр, дифференциальный усилитель и компараторы выполнены на операционных усилитеп х . Врем  ,, t 2 , t выбрано равным и кратным периоду сетевого напр жени  дл  повышени  ПОМРХОЧЛЩШЧРН- ности: t t 2 tg 0,02 16 0,32 с. Таким образом, одно измерение занимает около 1 с. Количество провер емых цепей от 2 до 159.

Формул а

изобретени 

Claims (2)

1. Устройство дл  автоматическог контрол  параметров электрических цепей, содержащее блок упражнени  и сигнализации, источники высокого и низкого напр жений, блоки конт рол  сопротивлени  изол ции и целостности цепи, рршстор, коммутатор , первый вход блока управлени  и сигнализации соединен с выходом блока контрол  целостности цепи, второй вход блока управлени  и сигнализации соединен с выходной шиной блока контрол  сопротивлени  изол ции, первый выход блока управлени  и сигнализации соединен с выходной шиной коммутатора, первый вход блокаконтрол  сопротивлени  изол ции соединен с первым выводом источника высокого напр жени , второй вход блока контрол  сопротивлени  изол ции соединен с первым выходом коммутатора и с первым выводом резистора, первый вывод источника низкого напр жени  соединен с первым входом блока контрол  целостности цепи, первый выход коммутатора соединен с каждым из п замыкающих контактов первой группы реле, переключающие контакты которых соединены соответственно с первыми клеммами дл  подключени  объекта контро- л , вторые клеммы дл  подключени  объекта контрол  соединены с п переключающими контактами второй группы реле, отличающее- с   тем, что, с целью повышени  достоверности контрол , второй выво,г источника высокого напр жени  соединен с первым выводом источника низкого напр жени , второй вывод которого соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с вторым входом блока контрол  целостности цепи и с вторым выходом коммутатора, третий выход которого соединен с третьим выходом блока контрол  сопротивлени  изол ции , четвертый вход которого соединен с второй выходной шиной блока управлени  и сигнализации, при этом в коммутатор введена треть  группа реле, каждый из п размыкающих контактов которой соединен соответственно с каждым из п размыкающих контактов первой группы реле, п переключающих контактов третьей группы реле соединены с (п+1)-м размыкающим контактом третьей группы реле, (п+1)-й замыкающий контакт третьей группы реле соединен с п замыкающими контактами второй группы реле и с (п+2)-м размыкающим контактом третьей группы реле, (п+2)-й замыка10

2. Устройство по п. 1, отли чающеес  тем, что блок ко л  сопротивлени  изол ции содержи входной делитель, первый и второй выводы которого соединены соответ венно с третьим и первым входами ка контрол  сопротивлени  изол ци третий вывод через фильтр нижних тот соединен с первым входом дифф ренциального усилител  и с первым дом первого компаратора, второй в дифференциального усилител  соеди с первым выводом первого эталонно 15 делител , второй и третий выводы к рого соединены соответственно с пе вым и вторым входами блока контрол сопротивлени  изол ции, второй вхо первого компаратора соединен с пер вым выводом второго эталонного дел тел , второй и третий выводы котор го соединены с первым и вторым вхо ми блока контрол  сопротивлени  из л ции, выход дифференциального уси тел  соединен с входом первого и в рого электронных ключей, выход пер вого электронного ключа соединен с первым входом второго компаратора посредственно, и через первый конд 30 сатор и параллельно ему соединенны высокоомный резистор с первым вход блока контрол  сопротивлени  изол  ции, выход второго электронного кл ча соединен с первым и вторым вход

20

25

-«- мппеп и первым И ВТОРЫМ ВХОП

ющии контакт третьей группы реле со- 35 ни третьего и второго компараторов

единен с первым выходом коммутатора, (п+2)-й переключающий контакт третьей группы реле соединен с вторым выходом коммутатора, (п+1)-й переключающий контакт третьей группы реле соединен с третьим выходом коммутатора , где п - число контролируемых цепей.

непосредственно, а через второй кон денсатор - с вторым входом третьег компаратора и с первым входом блока контрол  сопротивлени  изол ции, вы 40 ходы первого, второго, третьего ком параторов соединены с выходной шино блока контрол  сопротивлени  изол ции .

10

2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что блок контрол  сопротивлени  изол ции содержит входной делитель, первый и второй выводы которого соединены соответственно с третьим и первым входами блока контрол  сопротивлени  изол ции, третий вывод через фильтр нижних частот соединен с первым входом дифференциального усилител  и с первым вхо дом первого компаратора, второй вход дифференциального усилител  соединен с первым выводом первого эталонного 15 делител , второй и третий выводы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока контрол  сопротивлени  изол ции, второй вход первого компаратора соединен с первым выводом второго эталонного делител , второй и третий выводы которого соединены с первым и вторым входами блока контрол  сопротивлени  изол ции , выход дифференциального усилител  соединен с входом первого и второго электронных ключей, выход первого электронного ключа соединен с первым входом второго компаратора непосредственно , и через первый конден- 0 сатор и параллельно ему соединенный высокоомный резистор с первым входом блока контрол  сопротивлени  изол ции , выход второго электронного ключа соединен с первым и вторым входа0

5

-«- мппеп и первым И ВТОРЫМ ВХОП

5 ни третьего и второго компараторов

ни третьего и второго компараторов

непосредственно, а через второй конденсатор - с вторым входом третьего компаратора и с первым входом блока контрол  сопротивлени  изол ции, вы«- ходы первого, второго, третьего компараторов соединены с выходной шиной блока контрол  сопротивлени  изол ции .

Ъг2

„ Ке/гичбстЬо целей Начальна  установи

tt изол ци  нихй нормы

Фиг, 4.

н

Номер цеп и

//