Способ контроля состояния изоляции электрической проводки автомобиля Российский патент 2023 года по МПК G01R31/58 

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля рабочего состояния электрической проводки переменного и постоянного тока.

Техническим результатом изобретения является заблаговременное обнаружение изношенности, повреждения изоляции автомобильной электропроводки, а также обрыв кабеля, т.е. нарушение его рабочего состояния. Под рабочим состоянием кабеля понимается его нормальный режим работы, при котором значения параметров электрической проводки автомобиля не выходят за пределы, допустимые при заданных условиях эксплуатации. К нарушению параметров нормального режима работы электрической проводки относятся: механические повреждения изоляции, изменение сечения проводов в следствии их перегрева, возникновение коротких замыканий ввиду нарушения состояния изоляции. Кабель выполняет роль сердечника двух катушек индуктивности, изменение параметров сердечника оказывает непосредственное влияние на их индуктивность. Под изменением параметров сердечника понимается изменение его длины, сечения, состояния изоляции. Диагностика автомобильной электропроводки производится в момент поворота ключа в замке зажигания до запуска двигателя, так как после запуска системы зажигания автомобиля на систему могут повлиять дополнительные помехи от систем электрооборудования автомобиля, а также это необходимо для предупреждения сбоев в работе систем электрооборудования автомобиля в связи с нарушением рабочего состояния электропроводки. Для достижения технического результата, в систему вводятся последовательно включенные катушки индуктивности, генератор высокой частоты (ГВЧ), конденсатор и датчик тока (ДТ).

Известен дифференциальный модулятор устройства контроля состояния изоляции электрооборудования, включающий два кольцевых сердечника, внутри которых проходят токопроводы, соединяющие электрооборудование с источником электрического питания, DE 2124178 [1].

Недостатком устройства является то, что данное устройство имеет недостаточную точность контроля.

Известен дифференциальный модулятор устройства контроля состояния изоляции электрооборудования, включающий два закрытых экраном кольцевых сердечника, внутри которых проходят два размещенных один внутри другого токопровода, соединяющих электрооборудование с источником электрического питания; обмотки сердечников связаны с измерительной аппаратурой, которая, в свою очередь, связана с аппаратурой защитного отключения электрооборудования, SU 1566313 [1].

Недостатком этого устройства является возможность выдачи ложного сигнала при больших токах, потребляемых электрооборудованием. Кроме того, устройство требует особо точной механической настройки, в частности, обеспечения строго коаксиального взаимного расположения сердечников и токопроводов; в ином случае также весьма вероятны ложные срабатывания, обусловленные не токами утечки, а нормальной работой электрооборудования.

Целью заявленного изобретения является повышение точности контроля рабочего состояния автомобильной электропроводки в течение всего срока эксплуатации, без демонтажа проводки.

Цель достигается за счет того, что две встречно включенные катушки индуктивности, внутри которых проходит кабель, последовательно включенные конденсатор, ГВЧ и ДТ, позволяют контролировать рабочее состояние автомобильной электропроводки в автономном режиме, тем самым повышается точность контроля состояния электропроводки.

На фиг. 1 изображена функциональная схема способа контроля состояния изоляции, на которой обозначены: две катушки индуктивности 1, конденсатор - 2, ГВЧ - 3, ДТ - 4.

На фиг. 2 изображена резонансная кривая изменения тока в зависимости от состояния кабеля, которая определяется функцией:

где U - подаваемое напряжение в В, R₁ и R₂ - активные сопротивления катушек индуктивности в Ом; X_L1 и X_L2 - реактивные сопротивления катушек индуктивности в Ом; Х_М - сопротивление взаимной индуктивности катушек в Ом; Х_С - реактивное сопротивление конденсатора в Ом [2].

В приведенной выше функции выражение:

является полным сопротивлением цепи Z. Изменяющейся составляющей выражения является только индуктивная составляющая:

при изменении рабочего состояния электропроводки автомобиля, будут изменятся индуктивные составляющие, соответственно и ток.

Контроль рабочего состояния кабеля и состояния изоляции реализуется следующим образом. Две катушки образуют электрическую цепь с индуктивно связанными элементами, которые включены встречно, и последовательно с соединенной емкостью, с помощью генератора высокой частоты цепь настраивается в резонанс напряжений, так как в режиме резонанса напряжений реактивное сопротивление равно нулю (X_L-Х_С=0), где X_L - реактивное сопротивление катушки индуктивности в Ом, Х_С - реактивное сопротивление конденсатора в Ом [4], то полное сопротивление Z в цепи при резонансной частоте f_p оказывается наименьшим и будет зависеть только от активного сопротивления катушки индуктивности и формула будет иметь вид:

Так как по закону Ома сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника [3]:

то при неизменном подаваемом напряжении с увеличением частоты ток увеличивается и при резонансной частоте f_p достигает максимума I_p (т. 2 фиг. 2).

При изменении рабочего состояния кабеля на котором установлены две взаимно связанные индуктивности, произойдет изменение индуктивности катушек, а, следовательно, вся система выйдет из режима резонанса напряжений и значение тока уменьшится, это говорит о том, что произошло изменение рабочего состояния электрической проводки. Это явление наблюдается на резонансной кривой. Ток достигает своего максимального амплитудного значения (т. 2 фиг. 2) это обусловлено тем, что система находится в режиме резонанса, на остальных же участках кривой резонанс не наблюдается и соответственно ток будет меньше, для примера показаны т. 1 и т. 3 на фиг. 2. При уменьшении тока при помощи ДТ подается сигнал на электронный блок управления автомобиля о том, что рабочее состояние кабеля изменилось.

Источники информации

1. Патент РФ №2005112303/22. G01R 31/02 (2000.01) от 27.10.2005.

2. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники, ч. 1 Линейные электрические цепи, - М.: Энергия, 178. - 592 с.

3. Нейман Л.Р. Демирчан К.С. Теоретические основы электротехники т. 1. - М.: Энергоиздат, 1981 - 536 с.

4. Зевеке Г.В. Ионкин П.А. Нетушил А.В. Страхов С.В. Основы теории цепей, - М: Энергия, 1989 - 582 с.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для контроля рабочего состояния электрической проводки переменного и постоянного тока. Технический результат: повышение точности контроля рабочего состояния автомобильной электропроводки в течение всего срока эксплуатации без демонтажа проводки. Сущность: в способе контроля рабочего состояния кабеля автомобильной электропроводки используют электрическую цепь, содержащую две встречно включенные катушки индуктивности, последовательно соединенные с конденсатором, генератором высокой частоты и датчиком тока. При этом контролируемый кабель выполняет роль сердечника двух встречно включенных катушек индуктивности. С помощью генератора высокой частоты электрическую цепь настраивают в резонанс напряжений. При уменьшении тока в цепи при помощи датчика тока подают сигнал на электронный блок управления автомобиля об изменении рабочего состояния кабеля. 2 ил.

Способ контроля рабочего состояния кабеля автомобильной электропроводки, использующий электрическую цепь, содержащую встречно включенные катушки индуктивности, генератор, отличающийся тем, что электрическая цепь состоит из двух встречно включенных катушек индуктивности, последовательно соединенных с конденсатором, генератором высокой частоты и датчиком тока, при этом контролируемый кабель выполняет роль сердечника двух встречно включенных катушек индуктивности, с помощью генератора высокой частоты электрическую цепь настраивают в резонанс напряжений и при уменьшении тока в цепи при помощи датчика тока подают сигнал на электронный блок управления автомобиля об изменении рабочего состояния кабеля.