Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока Советский патент 1987 года по МПК G01R27/18 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения (контроля) сопротивления изоляции изолированных от земли (корпуса автономного объекта) электрических сетей постоянного тока с изменяющимся рабочим напряжением, и может быть использовано при контроле изоляции систем автоматического управления, контроля и защиты, получающих питание от аккумуляторных баУстройство работает следующим образом.

По команде первого коммутатора 3 дополнительный резистор 2 поочередно через определенные интервалы времени подключается к одному или другому полюсу конт- ролируемой сети. При этом по экспоненте изменяется напряжение полюсов сети относительно земли. С делителя 4 напряжения это напряжение поступает на вход измерителя-накопителя 6, с выхода которого через

тарей или других источников постоянного 10 второй коммутатор 7, фильтр 8 и контакт тока с изменяющимся напряженим.3.2 или 3.4 первого коммутатора 3 - на соотЦель изобретения - повыпление надеж-ветствующий блок 9 или 10 памяти. Наности путем исключения из схемы подвиж-пряжения с выходов блоков 9 и 10 паных механических элементов (переменногомяти суммируются в измерительном блоке

резистора и электродвигателя) и примене-П. Сумма напряжений полюсов сети отнония взамен них стардартных элементов - сительно земли при данном значении R дополнительного резистора 2 есть однозначная функция эквивалентного сопротивления изоляции сети R и рабочего напряжения U

Нд

микросхемотехники.

На фиг. 1 и 2 изображены блок-схемы устройства и входящего в него блока компенсации колебаний напряжения; на фиг. 3 - 20 графики напряжений, поясняющие работу блоков.

Через блок 1 обозначена контроируемая сеть с рабочим напряжением Ue, содержащая сопротивления изоляции Ri и Ra и емUi + U2 и,R.+R

Напряжение U может изменяться в значительном диапазоне. Например, при пита НИИ систем автоматики от аккумуляторных

кости Ci и С2 полюсов относительно земли. 25 батарей при номинальном напряжении Устройство контроля сопротивления изоля- UcH 24В напряжение Uc Uc6 17; 37 В . ции состоит из дополнительного резистора 2,Такие колебания напряжения приводят к

первого коммутатора 3 с двумя замыкаю- больщой погрещности измерений. В устрой- щими 3.1 и 3.2 и двумя размыкающими 3.3 стве эта дополнительная погрещность из- и 3.4 контактами, делителя 4 напряжения мерений уменьшается за счет применения в блока 5 компенсации колебаний напряже- схеме блока 5 компенсации колебаний напряжений, второго коммутатора 7 и фильтния, измерителя-накопителя 6, второго ком- мтутора 7, фильтра 8, блоков 9 и 10 памяти и измерительного органа 11.

Дополнительный резистор 2 одним полюсом подключен к заземлителю, а другим пора 8.

Блок 5 компенсации колебаний напряжения служит для преобразования величины отклонения рабочего напряжения сети от

люсом через контакты 3.1 и 3.3 первого номинального значения в величину скваж- коммутатора 3 соединяется с полюсами контности импульсов, управляющих работой второго коммутатора 7.

Схема работает следующим образом.

Изменяющееся напряжение сети Uc постуролируемой сети. Делитель 4 напряжения,

собранный на резисторах п -Гг, подключен

к полюсам контролируемой сети, выход его

подключен к, входу блока 5 компенсации 40 повторителя 12 напряжения сети на

колебаний напряжения. Делитель имеет двевход сумматора 15. На второй вход сумматора 15 поступает напряжение Uon с выхода блока 13 опорного напряжения, при этом

средние точки; первую - между резисторами Г2 и гз и вторую - между резисторами ГБ и Гб, причем первая средняя точка подключена к дополнительному резистору 2,

Uoii UuH. На третий вход сумматора 15 поступает пилообразное напряжение Um с

а вторая - к заземлителю через вход из ме- выхода генератора 14. Напряжение LJv на

выходе сумматора 15 равно

Jy и с- Uo,.-f Urn

и представляет собой пилообразное напряжение, смещенное относительно нулевого

рителя-накопителя 6. Выходы блока 5 мо- пенсации колебаний напряжения и измерите- ля-наокпителя 6 подключены к входу второго коммутатора 7, выход которого через фильтр 8 и контакты 3.2 и 3.4 первого коммутатора 3 подключается к входам блоков потенциала на величину отклонения рабо- 9 и 10 памяти. Выходы блоков 9 и 10 па-чего напряжения сети от номинального знамяти связаны с входами измерительногочения. Это напряжение поступает на вход

блока 11. Блок 5 компенсации колебанийзадатчика 16 скважности импульсов, на вынапряжения сети состоит из повторителя которого образуется последовательнапряжения сети, блока 13 опорного на- 55

пряжения и генератора 14 пилообразного напряжения, выходы которых подключены к суматору 15, связанному с входом задатчика 16 скважности ИМПУЛЬСОВ.

ность управляющих импульсов равной ампли- дуты. Длительность импульсов равна длительности отрицательных значений в кривой напряжения на выходе сумматора 15. Работа блока 5 поясняется семействами граУстройство работает следующим образом.

По команде первого коммутатора 3 дополнительный резистор 2 поочередно через определенные интервалы времени подключается к одному или другому полюсу конт- ролируемой сети. При этом по экспоненте изменяется напряжение полюсов сети относительно земли. С делителя 4 напряжения это напряжение поступает на вход измерителя-накопителя 6, с выхода которого через

Нд

Ui + U2 и,R.+R

ра 8.

Бл ния с откло

Схема работает следующим образом.

Изменяющееся напряжение сети Uc постуUoii UuH. На третий вход сумматора 15 поступает пилообразное напряжение Um с

выхода генератора 14. Напряжение LJv на

Jy и с- Uo,.-f Urn

и представляет собой пилообразное напряжение, смещенное относительно нулевого

потенциала на величину отклонения рабо- чего напряжения сети от номинального знаность управляющих импульсов равной ампли- дуты. Длительность импульсов равна длительности отрицательных значений в кривой напряжения на выходе сумматора 15. Работа блока 5 поясняется семействами графиков на фиг. 3, составленными для трех вариантов значений рабочего напряжения сети: равного номинальному (фиг. За), меньше номинального (фиг. 36) и больше номинального (фиг. Зв) при этом и том же значении сопротивления изоляции. В первом случае Uc-Uon О и на выходе сумматора 15 кривая напряжения Uj Um не имеет смеш.ения относительно оси абсцисс. Так как положительные и отрицательные полупериоды имеют здесь равную длительность, то скважность управляющих импульсов Q, образующихся на выходе блока 16, равна 2. Во втором случае кривая напряжения Uj; смещена в отрицательную область относительно оси абсцисс. Здесь длительность отрицательных значений больше длительности положительных значений. Поэтому управляющие импульсы имеют больщую длительность, чем в первом случае (). Когда величина напряжения сети больше номинального значения, кривая напряжения Uj; смещена в области положительных значений, при этом длительность отрицательных значений становится меньше, и соответственно уменьшается длительность управляющих импульсов на выходе блока 16 ().

Управляющие импульсы Ууи, следующие из блока 16, управляют работой коммутатора 7, на второй вход которого поступает напряжение UHH с измерителя-накопителя 6. Последнее имеет форму экспоненты с асимптотой, зависящей от величины рабочего напряжения сети и сопротивлений изоляции полюсов сети относительно земли (фиг. 3), На выходе коммутатора 7 образуется последовательность импульсов UK, амплитуда которых ограничена кривой напряжения UHH, а длительность соответствует длительности управляющих импульсов Uyn (фиг. 3). Эта последовательность импульсов поступает на сглаживающий фильтр 8, напряжение U/ на выходе которого зависит от амплитуды и скважности импульсов UK, поступающих на вход. Так как при изменении рабочего напряжения амплитуда импульсов UK уменьшается, а длительность их увеличивается по сравнению с режимом U UCH, а при увеличении рабочего напряжения амплитуда импульсов увеличивается, но сокращается их длительность, то напряжение U/ на выходе фильтра 8 оказывается независимым от напряжения сети. Это напряжение зависит только от величин сопротивлений изоляции RI и и сопротивления Кд дополнительного резистора 2.

В результате устройство оказывается свободным от дополнительной погрещно0

сти измерений при изменении величины рабочего напряжения контролируемой сети, т.е. напряжение на входе измерительного блока 11 независимо от величины напряжения сети однозначно определяется величиной сопротивления изоляции

и, +U, f(R):

При этом для индикации измеряемой ве- 0 личины R достаточно применить вольтметр, заранее проградуированный в единицах сопротивления, а для целей автоматического контроля - стандартные пороговые блоки.

Формула изобретения

1.Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока, содержащее коммутатор, дополнительный резистор, один полюс которого соединен с общей шиной, а второй через замыкающий и размыкающий контакты коммутатора - с полюсами контролируемой сети, измерительный блок, измеритель- накопитель и два блока памяти, входы которых соединены в общую точку через замыкаю5 щий и размыкающий контакты коммутатора, а выходы подключены к измерительному блоку, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в него введены делитель напряжения с двумя средними выводами, включенный между полюсами конт0 ролируемой сети, блок компенсации колебаний напряжения, второй коммутатор и сглаживающий фильтр, причем один средний вывод делителя напряжения соединен с дополнительным резистором, второй средний вывол через вход измерителя-накопителя

5 соединен с заземлителем, а выход делителя напряжения соединен с входом блока компенсации колебаний напряжения сети, выход которого и выход измерителя-накопителя подключены к входам второго коммутатора,

д выход которого через сглаживающий фильтр соединен с общим входом блоков памяти.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок компенсации колебаний напряжения содержит повторитель напряжения сети, вход которого является входом блока, блок

5 опорного напряжения, генераторр пилообразного напряжения, сумматор и генератор управляющих импульсов, причем выходы повторителя напряжения сети, генератора пилообразного напряжения и блока опорного напряжения подключены к входам сум0 матора, выход которого соединен с выходом блока компенсации колебаний напряжения через генератор управляющих импульсов.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для измерения (контроля) сопротивления изоляции изолированных от земли электрических сетей постоянного тока с изменяющимся рабочим напряжением. Может быть использовано при контроле изоляции систем автоматического управления, контроля и защиты, получающих питание от аккумуляторных батарей или других источников постоянного тока с изменяющимся напряжением. Цель изобретения - повышение надежности - достигается путем исключения из схемы подвижных механических элементов (переменного резистора и электродвигателя) и применения вместо них стандартных элементов микросхемотехники. В устройстве исключена дополнительная погрешность измерений при изменении величины рабочего напряжения контролируемой сети. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. SS (Л со to со ;о 00 оо

из 5/7Off а 4а. Uc UcM

Uon

Upf7 l/Cf/

В

Uc - Uorr.

Urn

.

/w

л

л

II

X

:n