Устройство для измерения тока утечки Советский патент 1988 года по МПК G01R31/02 

4 О to СО

: Изобретение относится к измери- . ( ельной технике и молсет быть исполь- $овано для измерения тока утечки изоляции электрооборудования постоянно- it o тока, в частности высоковольтного оборудования троллейбуса,

Целью изобретения является упроще гше операции контроля тока утечки яутгм компенсации колебанют напряже- Шя питающей сети, повышение надежности cxeivifai защиты и расширение 0/ункц1;-гональных возможностей,

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для защиты электро- Измерительных приборов дополнительно веден двухтранзисторный усилитель- ф1й каскад и целитель напрялсения, г сдклюгтенный к источнику питания электрооборудования,

На чертеже представлена электрическая: схема устройства для измерения тока утечкн.

Устройство содержит высоковольтный транзистор 1э преобразователь тЬк - напряжение, выполненньш в виде резистора 2, включенного в цепь эмит- TiEpa высоковольтного транзистора 1, резистор 3,, подключенный свош- ги вы- зода йИ к коллектору и эмиттеру -вы- сЬково.пьтного транзистра 1 транзис тЬр 4, коллектор которого соединен с бЕзой высоковольтного транзистора 1 , т|занзнстор 5 , коллектор которого через Р03КСТОР 6 соединен с базой транзисторе 4, а через резистор 7 подключен к коллектору высоковольтного транзистору 15 транзистор 8, переход эмиттер - база которого через резистор 9 подключе к выводам резистора 2 преобразовате- лА ток - напряжение, а коллектор через резистор 10 соединен 2 базой тфанзистора 5„ к кохшектору которого подключен резистор 11, последовательКФ с которьЦ ; включен диод 12, причем агзод диода 12 через резистор 13 подсоединен к базе высоковольтного транзистора 1, Устройство содержит источник 14 питания, пололсительный полюс которого соединен с анодом диода 12 и через резистор 15 с колле1чтором транзистора 8, а отрицательный полюс -источника питания присоединен к эмит- тара-:м транзисторов 1s4 и 5, Устройство Содержит также транзистор 16, эмкттер которого подключен к положительному полюсу источника 14 питания.

а коллектор через резистор

р диод

цепочке, состоящей из паралg

5 0

5 Q „

5

0

лельно включенных измерительного прибора 19 и резистора 20, включенных между коллектором высоковольтного транзистора 1 и входным зажимом 21, который через резистор 22 .подключен к базе транзистора 23, эмиттер которого соединен с входным зажимом 24, выводом резистора 2 и одн.им концом делителя на резисторах 25,26j коллектор - со средней точкой этого делителя и через резистор 27 - с базой транзистора I6j причем другой конец этого .делителя подключен к выходному заж1-1му 28 и через сопротивление 29 утечки изоляции электрооборудования - к входному зажиму 21, переход эмиттер - база транзистора 23 шунтирован резистором 30,

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим нормальный режим работы, то есть режим, при котором напряжение питания электрооборудования равно максимально возможному напряжению, а ток утечки существенно меньше предельно допустимого. В этом режиме открытое состояние высоковольтного транзистора 1 обеспечивается резистором 135 подключенным к положительному полюсу источника 14 питания. Таким образом, цепь измерения тока утечки состоит из параллельно соединенных измерительного прибора (миллиамперметр) 19 и резистора 20, включенных последовательно с переходом коллектор - эмиттер высоковольтного транзистора 1, сопротивление которого при насыщенном транзисторе 1 весьма невелико, и резистором 2. Транзистор 8 находится при этом в запертом состоянии, поскольку падение напрялсения на резисторе 2 мало, В то же время ток, поступающий через резисторы 10 и 15 в базу транзистора 5, обеспечивает его открытое состояние. При этом коллекторный ток транзистора 5 протекает по цепи, образованной диодом 12 и резистором 11, В результате транзистор 4 находится в закрытом состоянии и не р зменяет состояния транзистора 1 . I

При работе в этом режиме транзистор 16 закрывается напряжением, снимаемым со средней точки делителя, собранного на резисторах 25,26 и подключенного к входным зажимам устрой- ствао

314

Величина шунтирующего миллиамперметр резистора 20 выбирается такой, чтобы в этом режиме через прибор протекал ток, соответствующий фактическому значению тока утечки.

При уменьшении величины напряжения питания электрооборудования уменьшается ток, протекающий через сопротивление 29 утечки изоляции и миллиамперметр 5 хотя в действительности сопротивление 29 не увеличилось

Одновременно при этом уменьшается величина напряжения запирания на базе транзистора 16, что приводит к отпи- ранию этого транзистора и возникновению дополнительного тока, протекающего от положительного полюса источника 14 питания через транзистор 16J резистор 17, диод 18, параллель- но включенные измерительный прибор 19 и резистор 20, высоковольтный транзистор 1 к отрицательному полюсу источника питания.

Чем больше напряжение на 24 и 28 отклоняется от максимального значения, тем больший ток протекает через транзистор 16.

Такое управление обеспечивает линейную (в определенных пределах) корректировку измеряемого тока в зависимости от единственного перемен- ного параметра - величина напряжения питания электрооборудования. Ток коррекции при этом зависит только от на пряжения, не связан с величиной тока утечки и при определенных условиях может даже превысить его. На самом деле величина тока коррекции должна зависеть от абсолютного значения тока утечки, т.е. от величины R изоляции .

Для устранения этого йедостатка следует увязать величину тока коррекции (I; Т16) с величиной второго пере менного параметра - сопротивления изоляции электрооборудования. Эту функцию в предлагаемом устройстве выполняет каскад на транзисторе 23. С увеличением тока утечки увеличивается ток базы транзистора 23 - цепь: вывод 28 - сопротивление 29 утечки - вывод 21 - резистор 22 - переход база-эмиттер транзистора 23 - вывод 24,возрастает коллекторньй ток транзистора 23 и, соответственно, транзистора 16, увеличивается дополнительный корректирующий ток через измерительный прибор 19 и шунтирующий резистор 20. С

Q

g о

5

Q

5

0

0

5

1

увеличением сопротивления 29 утечки

корректирующий ток уменьшается.

Таким образок, в приведенной схеме осуществляется полная коррекция показаний прибора.

Рассмотрим случай дальнейшего уменьшения сопротивления утечки, соответствующий ухудшен1Ж} качества изоляции нижа определенного уровня. Увеличекие тока утечки приводит к росту падения напряжения на резисторе 2, что приводит к отпиранию транзистора 8. При этом начинает закрываться транзистор 5, что вызывает увеличение базового тока транзистора 4. Транзистор 4 начинает оказывать шунтирующее действие на переход эмиттер - база высоковольтного транзистора 1, выводя его из состояния насьпдения. Высоковольтный транзистор 1, находясь в активном режиме, ограничивает ток в контролируемой цепи. При дальнейшем увеличении тока происходит еще большее запира- . ние транзистора 1. При этом транзистор 1, запираясь, вызывает уменьшение тока в, контролируемой цепи.

Для повышения надежности работы схемы защиты в схеме параллельно транзистору 1 установлен резистор 3, Таким образом, несмотря на запирание транзистора 1 5, сугф арный ток, протекающий через резистор 2, продолжает возрастать, обеспечивая дальнейшее запирание транзистора 1.

При значительном увеличении напряжения и тока в контролиремой цепи происходит глубокое насьш ение транзистора 4 за счет протекания тока через резисторы 6 и 7 и переход эмиттер - база транзистора 4. При этом открытый переход коллектор - эмиттер транзистора 4 шунтирует переход эмиттер - база высоковольтного транзистора 1, обеспечивая его надежное запирание

Формула изобре. тения

1. Устройство для измерения тока утечки по авт.св. № 1150587, о т л и- чаюш, ееся тем, что, с целью упрощения операции контроля тока утечки и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введен каскад на пятом и шестом транзисторах, пЕ.1 чем эмиттер пятого транзистора подкопчен к положительному

похпосу источника питания измерительной , его база через девятый резистор подключена к коллектору шестого транзистора и к общей точке делителя на десятом и одиннадцатом резисторах, а коллектор через соединенные последовательно двенадцатый резистор и второй диод подключен к измерительному входу устройства, к первым выводам параллельно включенны измерительного прибора и тринадцатого резистора и через четырнадцатый резистор к базе шестого транзисто- ;ра и к пятнадцатому резистору, вклю- 1ченному параллельно переходу база -- Ьмиттер шестого транзистора, второй |вывод десятого резистора подключен к Ьоложительному полюсу источника питания электрооборудования, а второй вывод одиннадцатого резистора подключен к отрицательному полюсу источника питания электрооборудования, эмиттер шестого транзистора подключен к отрицательному полюсу источника питания электрооборудования и эмиттеру четвертого транзистора, вторые выво- ды измерительного прибора и тринадцатого резистора подключены к коллектору высоковольтного транзистора.

I

2. Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что, с целью повышения надежности схемы защиты, переход эмиттер - коллектор высоко- вольтного транзистора шунтирован дополнительным резистором.

Изобретение может быть использовано для измерения тока утечки изоляции электрооборудования постоянного тока. Цель изобретения - упрощение операции контроля и расширение функциональных возможностей устройства. Устройство содержит высоковольтный транзистор 1, транзисторы (Т) 4,5 и 8, резисторы (Р) 3, 6, 7, 9, 10, 11, 13, 15, 17, 20, 22, 25, 26, 27, диоды 12 и 18 и источник 14 питания. Для повышения надежности работы схемы защиты параллельно Т1 установлен Р2. Таким образом, несмотря на запирание Т1, суммарный ток, протекающий через Р2, возрастает, обеспечивая запирание Т1. Зависимость тока коррекции от абсолютного значения тока утечки обеспечивается увязкой величины тока коррекции с величиной сопротивления изоляции злектро- оборудования посредством каскада на Т23. В устройство введен Т16, величина протекающего через него тока пропорциональна напряжению на зажимах 24 и 28. 1 з.п. ф-лы. 1 ил. i С