Устройство контроля сопротивления изоляции электрических сетей Советский патент 1987 года по МПК G01R27/18 

113

Изобретение относится к электротехнике, в частности к области контроля сопротивления изоляции электрических сетей, находящихся под рабочим напряжением, может быть использова- но в сетях постоянного тока на судах, предприятиях горнодобывающей промьш- ленности и в других отраслях народного хозяйства и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 840766.

Целью изобретения является повьше- ние точности измерений при контроле сетей с изменяющейся структурой пу

ровки через вьшрямитель 23 и замыкающий контакт 21 или размыкающий контакт 22 переключателя 20 соединен с

тем уменьшения времени, необходимого 15блока 19 соединены с полюсами контродля вьшолнения одного цикла контроля,лируемой сети. Вход блока 24 форсиНа фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - схема блока форсировки на фиг. 3 кривые изменения напряжения на выходе 20входом измерителя-накопителя 16 или

дифференцирующего блока Ua(t); на15 соответственно. Выход блока 24

фиг, 4 - временная диаграмма работысоединен с входом блока 25 управлеустрбйства, где а - замыкание -пер-ния коммутацией. Последний представлявых замыкающего и размыкающего кон-ет собой триггер с двумя устойчивыми

тактов коммутатора; S-- изменение на-25состояниями, причем из одного соспряжений относительно земли положительного и, (t) и отрицательного UgCt) полюсов; 6 и -2 - напряжения на выходе дифференцирующего блока при подключении его входа соответственно к положительному и отрицательному полюсам сети, а - формирование команд на входе блока управления коммутацией.

Устройство содержит контролируе- 5 связан с входами пик-детектора 27 и

мую сеть 1 с источником, напряжения (и), эквивалентными сопротивлениями 2 и 3 (R, и Rg) изоляции и емкостя- .ми 4 и 5 (С 4 и Cg) полюсов относиблока 29 сравнения. Второй вход последнего связан с выходом регулятора 28 уставки (например, с подвижным контактом потенциометра), подключентельно земли, основной блок 6, в сое-40 ного между выходом пик-детектора 27 и тав которого входят коммутатор 7с и заземпителем (общей точкой). Выход размыкающими 8-10 и замыкающими 11- блока 29, являющийся выходом блока 13 контактами, дополнительный резистор 14, (RU) измерители-накопители

форсировки, связан с входом блока 25 управления коммутацией.

15 и 16, блоки 17 и 18 памяти и измерительный блок 19, переключатель 20 с замыкающим 21 и размыкающи 22 контактами, выпрямитель 23, блок 24 форсировки и блок 25 управления коммутацией .

Блок 24 форсировки состоит из блока 26 дифференцирования, пик-детектора 27, регулятора 28 уставки и блока 29 сравнения.

45 I

Устройство работает следующим образом.

Пусть контакты коммутатора 7 находятся в положении, показанном на

50 фиг, 1, т.е. дополнительный резистор 14 и измеритель-накопитель 15 подключены к положительному, полюсу сети через контакты 8 и 9. Вход блока 24 также подключен к этому полюсу

Один полюс дополнительного резис- 55 через контакт 22 переключателя 20 и тора 14 через размыкающий контакт 8 выпрямитель 23, С момента прихода подключается к положительному полюсу сети, а через заъыкающий контакт 12

контактов в указанное положение напряжение положительного полюса сети относительно земли U (t) начинает

соединен с отрицательным полюсом сети. Второй вывод резистора 14 и выходы измерителей-накопителей 15 и 16 и блоков 17 и 18 памяти соединены с заземпителем (общей точкой). Входы измерителей-накопителей 15 и 16 через размыкающий контакт 9 и замыкающий контакт 13 соответственно соединены с положительным и отрицательным полюсами сети и через замыкающий контакт 11 и размыкающий контакт 10 - с входами блоков 17 и 18, а последние соединены непосредственно с первым и вторым входами измерительного блока 19, причем третий и четвертьй входы

ровки через вьшрямитель 23 и замыкающий контакт 21 или размыкающий контакт 22 переключателя 20 соединен с

тояния в другое он переключается только при подаче на его вход положительного сигнала и не реагирует на отрицательный сигнал.Выход блока 25 свя- 30 зан с входами коммутатора 7 и пере- ютючателя 20.

В блоке 24 форсиро.вки вход блока 26 дифференцирования является входом блока 24 форсировки. Выход блока 26

связан с входами пик-детектора 27 и

блока 29 сравнения. Второй вход последнего связан с выходом регулятора 28 уставки (например, с подвижным контактом потенциометра), подключенного между выходом пик-детектора 27 и и заземпителем (общей точкой). Выход блока 29, являющийся выходом блока

форсировки, связан с входом блока 25 управления коммутацией.

45 I

Устройство работает следующим образом.

Пусть контакты коммутатора 7 находятся в положении, показанном на

50 фиг, 1, т.е. дополнительный резистор 14 и измеритель-накопитель 15 подключены к положительному, полюсу сети через контакты 8 и 9. Вход блока 24 также подключен к этому полюсу

через контакт 22 переключателя 20 и выпрямитель 23, С момента прихода

контактов в указанное положение напряжение положительного полюса сети относительно земли U (t) начинает

уменьшаться по экспоненциальному закону (фиг. 4,S). Это напряжение поступает на входы измерителя-накопителя 1 5 и дифференцирующего блока 26. Напряжение (t) с вьтхода дифференцирующего блока поступает на входы пик-детектора 27 и блока 29 сравнения Общий вид кривой (t) приведен на фиг. 3, где кривая 1 соответствует теоретической экспоненте, а кривая II - действительным значениям напряжения с учетом инерционности цепей дифференцирующего блока. Действительная кривая всегда имеет максимум

своем начальном участке (доли -f5 несколько меньше второй, на вход бло25

30

единицы миллисекунд). Для более четкого фиксирования значения и,,пик- детектором максимум напряжения может быть получен путем включения на входе блока дифференцирования линии задерж-20 ки.

Пик-детектор фиксирует значение Uqn, заданная часть этого напряжения например, ot Ц. от регулятора 28 уставки подается на второй вход блока 29 сравнения, причем на первый вход этого блока поступает текущее значение напряжения Ua(t).

В момент времени t. c , когда напряжение на вйходе регулятора уставки ci Ua станет несколько болыче TeKv- щего значения напряжения lla(t), от блока 24 форсировки поступает положительный сигнал на блок 25 управления коммутацией. С выхода последнего на вход коммутатора 7 поступает положительное или отрицательное напряжение. Коммутатор 7 реализуется на транзисторах разной структуры, поэтому плюс или минус, поданный на базы этих Q транзисторов с выхода триггера, является управляющим сигналом для него. Коммутатор размыкает контакты 8-10 и замыкает контакты 11-13. Одновременно блок 25 переключает контакты переклю- чателя 20. При этом напряжение U( (t)- поступает на вход блока 17 памяти, а резистор 14 переключается на отрицательный полюс сети, измеритель-накопитель 15 отключается от положитель35

ка 25 поступает сигнал о формировании команды на переключение контактов коммутатора 7 (аналогично рассмотренному применительно к положительному полюсу сети) и переключателя 20. Контакты 11-13 и 21 размыкаются, а контакты 8-10 и 21 замыкаются. При этом напряжение ((tj) с выхода измерителя-накопителя 16 поступает на вход блока 18 памяти, измеритель-накопител 16 отключается от сети, а резистор 14, вход блока 26 дифференцирования и измеритель-накопитель 15 подключаются к положительному полюсу сети. I

Процесс дальнейптей работы схемы коммутации аналогичен. .,

На вход измерительного блока 19 поступает напряжение

(4)( (1

которое является носителем информации о величине эквивалентного сопротивления изоляции сети R.

Действительно, в общем виде через п кoм гyтaций вспомогательного резистора напряжение между положительным полюсом сети и землей описывается

уравнением i i п А l.T i . t 7r4-tf

U,(t)U

a,+A.e .(K,+Be

)

(2)

.где

Ч;этапа

50

ut продолжительность 1-го коммутации;

временной интервал на рассматриваемом этапе коммутации ;

ного полюса, измеритель-накопитель 16 .подключается к отрицательному полюсу, через контакт 22 переключателя 20 вход блока 24 подключается к отрицательному полюсу.

После подключения резистора 14 к отрицательному полюсу напряжение последнего относительно земли начинает также умень0 аться по экспоненциальноеия ь308938

му

W

закону. Это напряжение поступает на входы блока 26 дифференцирования и измерителя-накопителя 16. С выхода блока 26 дифференцирования на вход пик-детектора 27 и блока 9 сравнения поступает сигнал UnCt), аналогичный рассмотренному (фиг. 3, кривая II), при этом его амплитудное значение Ufl в общем виде может отличаться от величины На входы блока сравнения поступают текущее значение напряжения 1м (t) и ранее заданная часть от его a mлитyды otU, „. Когда в момент времени t.

первая величина

5

0

0

Q

5

ка 25 поступает сигнал о формировании команды на переключение контактов коммутатора 7 (аналогично рассмотренному применительно к положительному полюсу сети) и переключателя 20. Контакты 11-13 и 21 размыкаются, а контакты 8-10 и 21 замыкаются. При этом напряжение ((tj) с выхода измерителя-накопителя 16 поступает на вход блока 18 памяти, измеритель-накопитель 16 отключается от сети, а резистор 14, вход блока 26 дифференцирования и измеритель-накопитель 15 подключаются к положительному полюсу сети. I

Процесс дальнейптей работы схемы коммутации аналогичен. .,

На вход измерительного блока 19 поступает напряжение

(4)( (1

которое является носителем информации о величине эквивалентного сопротивления изоляции сети R.

Действительно, в общем виде через п кoм гyтaций вспомогательного резистора напряжение между положительным полюсом сети и землей описывается

уравнением i i п А l.T i . t 7r4-tf

U,(t)U

a,+A.e .(K,+Be

)

(2)

.где

Ч;этапа

ut г

продолжительность 1-го коммутации;

временной интервал на рассматриваемом этапе коммутации ;

P- Rпостоянная времени;

55

а,

В

К,и(н)е +...Ч-0

j+

- n-i

+t

i n-j+i

I n-t

45; :K;

xe--e...-e

Напряжение отрицательного полюса относительно земличерезИ + 1 коммутаций выражается формулой

е.

-Р -Т

к7к7%Ь7+к1)

W

Из блоков 17 и 18 памяти на вхо измерительного блока поступает напряжение

UH,M(t)U,(t,)-U,(t,)

или с учетом выражений (2) и (3), введенных обозначений и при допуще

равенства t., t.,,

пи-t,

,, , R л

Um(

R+Rft R+RU

K,+V

. n-1

, - «e-(l-e

iv

(4)

Kn.

ij-.

Из выражения (4) видно, что при t,. о на вход блока 19 поступает нпряжение

Ri

R+Rn 3

(5)

однозначно определяемое величиной эквивалентного сопротивления изоля86

ции сети (при данном рабочем напряжении).

В тех случаях, когда необходимо контролировать сеть с большой емко- стью относительно корпуса и изменяющимся количеством потребителей, процесс измерений .следует организовать на основа полного уравнения (А)..

Формула изобретения

1.Устройство контроля сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока по авт.св. №840766, отличающееся тем, что,

с целью повьшения точности измерений при контроле сетей с -изменяющейся структурой путем уменьшения времени, необходимого для выполнения одного цикла контроля, в него введены последовательно соединенные переключатель, выпрямитель, блок форсировки и блок управления коммутацией, выход которого соединен с управляющими входами коммутатора и .переключателя, входы переключателя соединены с входами измерителей-накопителей, второй вход выпрямителя соединен с общей шиной.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок форсировки содержит последовательно соединенные блок дифференцирования, пик- детектор и регулятор уставки, блок сравнения, один вход которого соединен с выходом блока дифференцирования

5 другой - с выходом регулятора уставки, второй выход которого соединен с общей гшной, вход блока дифференцирования является входом блока форсировки, - выходом которого является

0 выход блока сравнения.

0

5

0

Фиъ.г

ygm-Ug(ti)

ot(/

gni

tJ9(ii)

tttjtitjtj

Редактор О.Юрковецкая

Составитель Н.Михалев Техред Л.Олейник

Заказ 1794/37

Тираж 731Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород,ул.Проектная, 4

9iiZ.5

ФигЛ

Корректор М А.Тяско

Изобретение является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 840766. Введение в устройство контроля сопротивления изоляции электрических сетей переключателя 20, блока (Б) 24 форсировки,содержащего Б дифференцирования, пик-детектор, регулятор установки и Б сравнения, выпрямителя 23 и Б 25 управления коммутацией повышает точность измерений при контроле сетей с изменяющейся структурой путем уменьшения времени контроля. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ш (Л со о 00 со 00 00 14)