Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока Советский патент 1983 года по МПК G01R27/16 

11 Изобретение относится к измеритеп : ной технике, а именно к измерениям сопротивления изоляции сетей постояшкхго тока с большими емкостями полюсов сети относительно корпуса. Известно устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока с значительными емкостякШ полюсов сети относительно корпуса (земли) Сопротивления полюсов сети поочередно шунтиру1ртся при осуществлении периодических коммутаций, в схеме. При этом среднее значение юка за период коммутации обратнопропорционально ве .дпичине измеряемого сопротивления изсь; ляции Х « Недостатком устройства является зависимость выходного сигнала от величины напряжения в сети, что вызывает по: зление значительных дополнительных погрешностей измерения Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения сопро тивления изоляции сетей постоянного тока (СЙСПТ), содержащее пЬслеяовательно соединенные генератор импульсов низкоомный резистор и разделительный конденсатор, а также блок фиксации уровня, программный блок, блок деления причем вход блока фиксации уровня подключен к низкоомному резистору, а его выход подсоединен ко входу блока деления, выходы программного блока подклк чены ко входу генератора и к управляющему входу блока фиксации уровня 2 Недостатком известного устройства 5тляется необходимость применять разделительную емкость много больше мако мально возможной емкости сети (,) Это соотношение выпопнимо в низковольтных сетях (до 50В). При контроле сопр тивления изоляции высоковольтных сетей выполнить это соотношение в достаточной степени затруднительно, так как ток утечки набора высоковольтных разделительных конденсаторов, включенных параллельно (для обеспечения указанного соотношения), определяет- малое входное сопротивление измерительной схемы по постоянному току. Такая цепь, (подключенная к полюсу сети снижает сопротивление полюсов сети отэдосительно земли, что часто бывает неприемлимо. Кроме того, значительный суммарный ток утечки может вывести схему из рабочего режима. Объем разиелительной емкости может во много раз превышать объем самой измерительной схемы. В си 26 лу .указанных причин для контроля сопротивления изоляции силовых сетей с напряжением до 100О В используются разделительные конденсаторы, превьш1ающие максимальную емкость сети лишь в четыре раза. При этом дополнительная емкостная погрешность достигает ± 10%. Цель изобретения - повышение точнооти измерения. Поставленная: цель достигается тем,. что в устройство для измерения сопроти&ления изоляции сетей постоянного тока, содержащее разделительный конденсатор, генератор импульсов программный -.блок, блок фиксации уровня и низкоомный резТйЬтор, причем один выход программного блока через генератор импульсов со&динен с одной обкладкой разделительного конденсатора, другая обкладка которого соединена с входным зажимом устройства, другой входной зажим соединен с низкоомным резистором и одним входом блока фиксации уровня, другой вход которого соединен с другим выходом программного блока, а низкоомный резистор заземлен, введены элемент НЕ и последовательно соединенные блок вычитания, компаратор напряжения, формирова.тель импульсов, элемент И и кшожительно-делительный блок, причем вь1ход бло ка фиксации уровня соединен с вторым входом множительно-делительного блока и первь1м входом блока вычитания, дторой выход Которого соединен с входом блока фиксации уровня, выход компаратора напряжения через элемент НЕ соединен с другим входом элемента И. а выход множительно-делительного блока является выходом устройства. На фиг, 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные днаграм мы, поясняющие его работу. Устройство содержит генератор 1 np$ моугольных импульсов, низкоомный резистор 2, разделительный конденсатор 3, измеряемое сопротивление 4 изоляции, шунтирующую емкость 5 сети, информационный вход блока 6 фиксации уровня, пропрамшолй блок 7f блок 3 вычитания, компарэтор 9 напряжения, логический элемент НЕ 1О и фс клфователь импульсов 11, логичесЕИй элемент И 12, мно житедьно-двлительный блок 13, З егройство работает следующим об разом, С программного блока 7 на вход г н ратора 1 подаются синхроимпульсы J (фиг. 2а), а на управляюа-.ий вход бло.ка 6 фиксации уровня подакЗтся синхроимпульсы IГ (фиг.26), Одновременно с входными С1шхроиьшульсами I на выходе генератора 1 формируются выходные сигналы (фиг. 2в), Полохш-ельный вь ходной сигнал формируется при наличии на входе синхроимпульса I (интервал t - , . . .), отрицательный сигнал при отсутствии синхроимпульса I (интервал ). В результате в основной измерительной ветви схемы, состоя щей из последовательно соединенных ген ратора 1, низкоомного резистора 2, разделительного конденсатора 3 и изме ряемого сопротивления 4, зашунтирова ного емкостью 5 сети, образуются T/IMпульсы тоКа (фиг. 2г). Ток, протекак. 1ДИЙ через низкоомный резистор 2, выз вает появление на нем импульсов напрs жения, мгновенное значение которых при вьшолнении неравенства R 4 2 пользовании рездалительной емкости много больше максимально возможной емкости сети (С з ) удовлетворяет выражению (для области малых емен):, ---t) UjWft tTxe (; я-- постоянная времени (it экспоненциального спада; Е.( - амплитуда импульсов опёративного напряжения (фиг.2в). Выражение (1) справедливо уже при равенстве разделительной емкости С н емкости сети Если измерять напр5яженве на низкоомном резисторе 2, периодически . вая на управляющий вход блока 6 фиксации син оимпульсы И (фиг.2б) с програ много блока 7, то в момент врем«1и i ,при интервале tV-t равном 5-6 , на11ря}кение, определяемое вторым членом уравнения (1) , можно приближенно считать равным нулю. На выходе блока фиксации уровня 6 появляется сигнал . E, ,U(t,.,(2 (Ю Коэффициентменяется при ц. -р менении емкости сети и устройство будет давать значительную погрешность при изменении величины этой емкости. Для того, чтобы скомпенсировать влияние этого коэффициента йа выходное напряжение, формируется сигнал U к на выходе элемента И 12, пропорционалг ный величине коэффициента И затем этот сигнал подается на один вз входов множительно-делительного блока в качестве множителя. На второй вход этого блока поступает напряжение с блока фиксации уровня 6, соответст вующее выражению (2). В результате умножения на U k и Деления наУ (t) на выходе множительно-делительного блока 13 получаем (коэффициент, завис5пций от емкости сегя, при умножении со1фащается): Увьи K.R4, где К - постоянный коэффициент. Компенсирующий множитель UK получа-. кт в ввде последовательности импульсов, длительносггь которых пропорциональна требуемой величине Сз а затем осуществляют умножение Hanpstжения с блока фиксации на последователькость этих временных интервалов (им пульсов). В устройстве это осуществляется следующим офазом. Напр51жение на выходе блока 8 вычитания равно разности между напряжением на выходе блока 6 фиксации УЗ (t) (1) , V напряжением на низкоомном резисторе2 U (1з)(2). Для положительных полупериодов работы генератора 1 E,exp(-ti. uf4 Допустим, воэффициенг передачи блока вксапзни овня равен 1, Фактически лок 8 вычитания в положительные полуериоды работы генератора убирает , ормативную составляющую сигнала (пер. ый член 1фавой части выражения ,(1)) оставляет быстрозатухаюший экспоненциальный вплеск (фиг.2д). , Компаратор 9 формирует последовательность ил пульсов с длительностями if. nponofvциональными постоянной времени спада этих импульсов Длительность импульсов определяется величиной емкости сети С в ссютветствии с (4). Если выразить величину емкости сети €5 через длительность tq из выражения (4), а затем определить значение компенсирующего члена 15 и |) ,t, то получается величина пропорциональная значению нужного компенсирующего множителя О ц как функция от длительности и, импульсов на выходе компаратора 9. Эта функция с доста точной степенью точности апроксимирует ся линейной зависимостью U i- а- bty, где q и b постоянные величины. Очевид но, что в схеме достаточно получить сигнал связанный с длительностями импульсов t« на выходе компаратора 9 линейной зависимостью вида tj О1-Ъ1ц где U - значение информативного парам его можно ра этого сигнала, а затем использовать в качестве компенсирующего множителя. С помощью формирователя 11 и логических элементов 10 и 12 в устройстве вьэделяются импульсы, длительность которых связана с величиной и указанной зависимостью. Передними фронтами выходнь1х импульсов компаратора 9 запускается формирователь 11 и выдает импульсы с постоянными длительностями 14, пропорциональными (фиг.2ж). С помощью ло величине ,Q: гических элементов 10 и 12 реаяизук. ших функции НЕ, И, выделяются временные интервалы, (имйульсы) с длительностями. , L т,1 Эти импульсы подаиются на вход блока 13, где умножают на посто5шную величину Ь, щ)и этом получается импульсная последовательность с длительностями t и O-bt Далее в блоке 13 эти импульсы используются как компенсирующий множитель. С овременно блок 13 осуществляет д&ление на сигнал с блока 6. При этом кок пенсируется влияние коэффшиеята, определяющего влинякие на выходной сипнал величины емкости сегга (сокращается при умножении). Предлагаемое устройство расширяет диапазон емкостей контролируемых с&тей в 4-5 раз,. одно еменно уменьшая дополнительную погрешность, определяемую величиной емкости сети в 2-3 раза.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее разделительный вондеисатор, генератор Юъшульсов, щ ограмг ный блок, блок фиксации уровня и низкоомный резистор, причем один выход программного %лока через генератор импульсов соединен с одной обвладкой разделительного конде сатора, другая обкладка которого со& , динена с входным зажимом устройства, другой входной зажим соединен с ни 1ФОМНЫМ резистором и одним входом блока фиксации уровня, другой вход которого соединен с другим выходом программного блока, а низкоомный резистор заземлен, отли.чающеес я тем, что, с целью повышения точнности, в него введены элемент НЕ в последовательно соединенные блок тания, компаратор напряжения формиро ватель импульсов, элемент И и мноткн тельно-делительный блок, причем выход блока фиксации уровня соедввен с BTIVрым входом множителькогделительного с блока и первым входом блсжа вычитания, « второй вход которого соединен с входом (Л С блока фиксации уровня, кахоа комп атора напряжения через элемент НЕ соединен с другим входом эпвме№ра И, а выход множительно-делительногр блока является Ш1ХОДОМ устфойства.