Устройство для непрерывного измерения сопротивления заземления Советский патент 1983 года по МПК G01R27/18 

Изобретение относится к электротехЕ1ике и может быть использовано в системах электроснабжения для измерения сопротивления заземления элект роустановок и в практике геофизических изыскайий для производства каротажа скважин и изучения электрических параметров земли. Известно электромеханическое устройство непрерывного измерения со-, противления заземления, содержащее последовательно соединенные источник переменного напряжения, токовые заземляющие электроды и трансформатор .тока и параллельную цепь измерения п тенциала испытуемого заземлителя, состоящую из последователт.,но соединенных усилителя с реверсивным двига телем, реохорда с шунтйрующим и до.бавочным сопротивлением, а также цеп сигнализации fl. К недостаткам этого устройства относятся наличие механической связи между двигателем,движком реохорда и стрелкой измерительного прибора, инерционность, отсутствие помехозащищенности и низкая точность измерений, зависящая как от взаимного расположения испытуемого и вспомогательных заземлителей, так и от сопро тивления заземления последних. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для непрерывного контроля величины сопротивления заземления нестационарных электроустановок, содержащее стабилизированный источник переменного напряжения, к выходу которого подключена первичная обмотка трансформатора напряжения, к средней точке вторичной обмотки которого подключен заземляющий контур. К концам вторичной обмот ки трансформатора последовательно через полуобмотки реле минимального тока подключены две группы вспомогательных заземлителей 2. Недостатки этого устройства заключаются в низкой точности, обуслов ленной неизбежными изменениями сопро тивления заземления вспомогательных заземлителей, и необходимости постоянного контроля и ручной подстройки уставки срабатывания реле. Кроме того, это устройство позво|ляет только контролировать сопротивление заземления, но не позволяет и мерять его величину. В процессе работы естественно заземленных и перемещающихся электроустановок (драг, земснарядов, землечерпалок и т.д. даже при их незначи тельном перемещении горно-геологичес кие условия могут изменяться в широ ких пределах. Это обусловливает рез кое изменение сопротивления их заземления, что может привести к внезапному ухудшению условий электробезопасности. Цель изобретения - повышение точности непрерывных измерений сопротивления заземления перемещающихся элек-троустановок. Указанная цель достигается тем, что в устройство для непрерывного Измерения сопротивления заземления, содержащее трансформатор и стабилизированный источник переменного напряжения, к выходу которого подключена первичная обмотка трансформатора, дополнительно.введены функциональный преобразователь, блок вычитания, блок памяти, реле времени с переключателем, измерительный прибор и измерительный шунт, причем измерительный шунт включен между вторичной обмоткой трансформатора и первой входной клеммой, а через нормально замкнутый контакт первой группы реле времени подключен к второй клемме и нормально разомкнутому контакту второй группы реле времени, другой конец вторичной обмотки трансформатора через нормально з.амкнутый контактвторой группы реле времени соединен с третьей выходной клеммой, выход измерительного шунта через функциональный преобразователь и нормально, замкнутый контакт третьей группы реле времени подключен к nepBONfV входу блока вычитания, нормально разомкнутый контакт третьей группы реле времени через блок памяти соединен с вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с измерительным прибором. На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - зависимость напряжения измерительного шунта от сопротивления нагрузки источника питания; на фиг. 3 - зависимость выходного напряжения функционального преобразователя от сопротивления нагрузки источника питания; на фиг. 4 - передаточная характеристика функционального преобразователя. Устройство для измерения сопротивления заземления содержит три выз одные клеммы 1,2 и 3, предназначенные для подключения к устройству двух вспомогательных и испытуемого заземлителей, измерительный шунт 4, трансформатор 5 напряжения, стабилизированный источник 6 переменного напряжения частотой 30 Гц, контактную группу 7, реле 8 времени, контактную группу 9, функциональный преобразователь 10, контактную группу 11, блок 12 вычитания, блок 13 памяти и измерительный прибор 14. Устройство работает следующим образом. 5 Для измерения сопротивления заземления необходимо подключить к клемме 3 устройства заземлитель, а вспомогательные заземлители подсоединить к клеммам 1 и 2, На первом этапе при включении ус ройства включается реле8 времени, по команде которого замыкающие контакты групп 7,9 и 11 замыкаются на 0,5-1,0 с. При этом ..вспомогательные заземлители с сопротивлением R со единены между собой последовательно и через измерительный шунт 4 подклю чены к выходной обмотке трансфор у1а тора 5 напря.жения, а выход функционального преобразователя 10 подклю чен к входу блока 13 памяти. Напряжение измерительного шунта 4, пос.ту пающее на вход функционального преобразователя 10, обратно .пропорционально суммарному сопротивлению . . вспомогательных заземлителей. С выхода функционального преобразователя снимается напряжение, прямо пропорциональное суммарному сопроти лению вспомогательных заземлителей. Это напряжение поступает на вход блока 13 памяти, запоминается в нем и подается на второй вход блока 12 вычитания даже при отклю ченном входе блока 13 памяти. i На втором этапе после отключения реле 8 времени замыкающие контакты контактных групп 7, 9 и 11 разлолкают ся, а размыкающие контакты этих груп замыкаются. При этом к выходной обмотке трансформатора 5 напряжения через измерительный шунт 4 подключены испытуемый заземлитель и соединены между собой параллельно вспомогательные заземлители. Напряжение измерительного шунта 4 поступает на вход функционального преобразователя 10, с выхода которого напряжение прямо пропорциональное общему сопротивлению испытуемого и параллельно соединенных вспомогательных заземлителей, подается на первый вход блока 12 вычитания. Для получения на входе блока 12 вычитания размети напряжений, прямо пропорциональной сопротивлению R заземления испытуемого заземлителя, необходимо, чтобы коэффициент усиления блока 12 вы читания по первому входу равнялся единице, а по второму входу - 0,25, Полученная разность регистрирует ся измерительным прибором (вольтметром) 14, проградуированным в Ом. В процессе эксплуатации электроустановок вследствие климатических, физико-химических и иных воздействий величина сопротивления заземления Rgj вспомогагельных заэемлителей может колебаться в довольно широком диапазоне. Для устранения влияния колебаний РВЗ. конечный результат описанные этапы рабрты периодически повторяются. Для этого реле 8 времени периодически каждые 5-10 мин через замыкающие контакты контактных групп 7,9 и 11 дает- команды на измерение и запись в блоке 13 памяти текущей величины сопротийления вспомогательных заземлителей с последующим (через 0,5-1,0 с) переходом к второму этапу работы. Схема предлагаемого устройства .быть реализована из типовых узлов и.звеньев. Так, блок 13 памяти может быть реализован на основе усилителя постоянного тока (УПТ) с запоминающим конденсатором в цепи обратной связи. Функциональный преобразователь 10 предназначен для преобразования нелинейной ,99 пропорциональной зависимости напряжения измерительного дунта 4 от сопротивлений испытуемого и вспомогательных заземлителей (фиг.2) |в напряжение, прямо пропорциональное 1сопротивлению нагрузки источника б питания (фиг. 3).. Формирование такой зависимости возможно при собственной передаточной характеристике (фиг. 4) функцирнальногопреобразователя, собранного {1Ибо на УПТ с кусочно-линейной аппроксимацией заданной функциональной зависимости между входными и выходными сигналами, либо на основе устройств перемножения - деления сигналов. Блок 12 вычитания реализуется на основе схем суммирующих усилителей, (ИСТОЧНИК б питания и реле 8 времени могут быть реализованы по любой из множества известных схем. Предлагаемое устройство в отличие от прототипа позволяет не только контролировать, но и измерять - текущее }начение сопротивления заземления испытуемого заземлителя.

Уш(

ffg.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ, содержащее трансформатор и стабилизированный источник переменного напряжения , к выходу которого подключена первичная обмотка трансформатора, отличающееся тем, . что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены функциональный преобразователь, блок вычитания, блок памяти, реле времени с переключателем, измерительный прибор и измерительный шунт, причем измерительный шунт включен .между вторичной обмоткой трансформатора и первой входной клеммой, а через нормально замкнутый контакт первой группы реле времени подключен к второй клеМме и нормально разомкнутому:контакту второй группы реле времени, конец вторичной обмотки трансформатора через нормально замкнутый контакт второй группы реле времени соединен с третьей выходной клем- § ,мой, выход измерительного шун|та через функциональ ный преобра- Г ёователь и нормально замкнутый контакт третьей группы реле времени подк.таочен к первому входу блока вычитания, нормально разсилкнутый контакт g третьей группы реле времени через блок памяти соединен с вторым входом блока вычит ания, выход которого соединен с измерительным прибором. 00 да SI . oWI

poet

(puf.3

ffgx

фигЛ