Устройство контроля сопротивления изоляции Советский патент 1991 года по МПК G01R27/00 

(Л

С

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля сопротивления изоляции цепей электрической аппаратуры. Целью изобретения является повышение быстродействия. Устройство, контроля сопротивления изоляции содержит источник измерительного напряжения 1, переключатель 2, первый элемент задержки 3,балласт - ный резистор 4, сопротивление изоляции 5, шунтирующую емкость б, первый источник опорного напряжения 7, реле 10, блок сравнения 11, первый элемент И 13. Введение в устройство второго элемента И 12, второго элемента задержки 14, дополнительного блока контроля 15, второго источника опорного напряжения 16, третьего зле- мента задержки 19 позволяет на несколько порядков сократить время контроля, цепей, содержащих помехоподавляющие емкости без изменения времени контроля цепей, не содержащих шунтирующие емкости. 5 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля сопротивления изоляции цепей электрической аппаратуры.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства контроля сопротивления изоляции; на фиг.2 - схема реализации блока сравнения; на фиг. 3 - схема реализации блока дополнительного контроля; на фиг, 4, 5 - временные диаграммы, поясняющие работу устройста.

Устройство контроля сопротивления изоляции содержит (см. фиг. 1) источник измерительного напряжения 1, переключатель 2, первый элемент задержки 3, балластный резистор 4, сопротивление изоляции 5, шунтирующую емкость 6, первый источник опорного напряжения 7, первый

дополнительный резистор 8, первый резистор 9 сбалансированного плеча, реле 10, блок сравнения 11, второй 12 и первый 13 элементы И, второй элемент задержки 14, блок дополнительного контроля 15, второй источник опорного напряжения 16, второй дополнительный резистор 17, второй резистор 18 сбалансированного плеча и третий элемент задержки 19.

Б -.ок сравнения (см. фиг. 2) содержит два ограничивающих диода 20, операционный усилитель 21 и сопротивление 22.

Блок дополнительного контроля (см, фиг, 3) содержит элемент И 23. элемент задержки 24, D-триггер 25, конденсатор 26, шину питания 27, резистор 23,

На фиг. 4, а изображено кривая заряда шунтирующей емкости 6 при отсутствии мер по сокращению переходного процесса, на фиг. 4, б - кривая изменения напряжения на

ON 00 Јь VI

ю

шунтирующей емкости при нормальном (29) и пониженном (30) сопротивлении изоляции.

На фиг. 5 показаны сигналы, выдаваемые логическими уровнями, и приняты следующие обозначения:

Ui - напряжение на выходе блока 15,

Da напряжение на инверсном входе первого 13 и прямом входе второго 12 элементов И,

Уз- напряжение на выходе первого элемента И 13,

U4 - напряжение на выходе второго элемента И 12, для случаев:

а)шунтирующая емкость в составе обь- екта контроля отсутствует, сопротивление изоляции в норме,

б)шунтирующая емкость отсутствует, сопротивление изоляции ниже нормы,

в)имеется шунтирующая емкость, сопротивление изоляции в норме,

г)имеется шунтирующая емкость, сопротивление изоляции ниже нормы,

д)шунтирующая емкость отсутствует, сопротивление изоляции близко к норме (ниже нормы).

Устройство контроля сопротивления изоляции работает следующим образом. При поступлении питания с шины 27 в блок 15 через цепочку, состоящую из конденсатора 26 и резистора 28, выдается кратковре- менный импульс, например 20 мкс, устанавливающий D-триггер 25 в нулевое состояние. После замыкания контактов переключателя 2 через резисторы 9 и 18 напряжения Uon1 с первого 7 и Don2 второго 16 источников опорного напряжения поступают в блок 15, при эгом в случае наличия в составе объекта контропя шунтирующей емкости 6 нарастание напряжения на входе Uon1 блока 15 происходит относительно медленно, в то время как напряжение Don (соответствующее логической единице) поступает на вход элемента И 23 блока 15 сразу по включении переключателя 2. Через непродолжительное время, задаваемое элементом задержки 24 (несколько десятков микросекунд), на вход С D-триггера 25 поступает логическая единица (Uon ) и при недостижении к этому моменту напряжением Uon1 значения логической единицы на входе Uon1 элемента И 23 на его выходе не появляется сигнал, и D-триггер 25 не срабатывает, а на его основном выходе остается логический нуль. При отсутствии шунтирующей емкости С в составе объекта контроля напряжение Uon1 поступает в блок 15 на вход элемента И 23 практически одновременно, при этом на его выходе появляется логическая единица, поступающая на вход

D-триггера 25, поэтому при поступлении на его С-вход сигнала с выхода элемента задержки 24, триггер 25 переходит в единичное состояние.

В случае отсутствия шунтирующей емкости 6 в составе объекта контроля и норме сопротивления изоляции потенциал Оиэм будет выше Uon1 на величину падения напряжения на контактах реле 10 и поскольку

сопротивление контактов реле может достигать единиц и десятков Ом, то на выходе блока сравнения 11 (см. фиг. 5, а) появляется сигнал, достаточный для его срабатывания, и на его выходе появляется логическая единица, поступающая на прямой вход первого элемента И 13 и инверсный вход второго элемента И 12, при этом на выходе элемента И 13 появляется сигнал, соответствующий норме сопротивления изоляции. В случае не

нормы сопротивления изоляции, напряжение Uon будет выше ииэм на величину падения напряжения на контактах реле и на выходе блока сравнения 11 не появляется логической единицы (см. фиг. 5, б). В этом

случае из блока 15 через элемент задержки 19 (время задержки может составлять от десятых долей секунды до нескольких секунд) выдается сигнал, поступающий на прямой вход второго элемента И 12 (на инверсном

входе которого сиги отсутствует), на выходе которого формируется длительный сигнал, соответствующий не норме сопротивления изоляции.

При наличии в составе объекта контроля

шунтирующей емкости 6 при включении переключателя 2, сигнал на выходе блока 15 не формируется, а через резистор 9 и нормально замкнутые контакты реле 10 начинается ускоренный заряд шунтирующей емкости б

до величины опорного напряжения Uon минус падение напряжения на контактах реле 10. Поскольку величина резистора 9 на несколько порядков меньше значения балластного резистора 4, заряд емкости б через

контакты реле 10 происходит на несколько порядков быстрее по сравнению с временем, необходимым ,для ее заряда до Uon1 через балластный резистор 4. Через определенное время, задаваемое первым элементом задержки 3, на его выходе появляется сигнал, включающий реле 10, размыкающее свои контакты, шунтирующие входы первого блока сравнения 11. Настройка элемента задержки 3 ( ATM ) определяется предельно

возможной длительностью заряда шунтирующей емкости 6 через резистор 9 (5-7 т переходного процесса), причем поскольку величина резистора 9 на несколько порядков ниже величины балластного резистора

4, то и время заряда емкости 6 до напряжения Uon сокращается на столько же порлд- коо. До рэзмыкяния контактов реле 10 на выходе блока сравнения 11 HMOGJ- ч сигнал логического нуля (если R(.j меньше нормы) поскольку за счет падения напряжения на контактах реле 10 потенциал входа Uon1 ви ше потенциала Уизм. Если поличина шунтирую ще и емкости 6 незначительна, а сопротивление изоляции 5 в норме, то соли- чина напряжения Уизм может оказаться большей Uon1 до момента срабатывания первого элемента задержки и ратмыканич контактов реле 10. В этом случае, поскольку сопротивление контактов реле можотдости- гать единиц Ом, падение исктрчжеиич на ни может оказаться достаточны дпя срабатывания блока сравнения и фикслции нормы

СОПрОТИВЛеНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ДО .геНИ11 ПРреходных процессов зарчда емкости Г По- еле расшунтировзния и цппи мол ду балластным резистором 4 и сопропнпени- ем изоляции начиняется перераспродоль ние напряжения, вызванное дочар 1до емкости 6 через резистор Л (при поьышнн- ном сопротивлении изоляции) и/u рлпрядпы емкости 6 через сопротивление толчции Ь (в случае пониженного сопрот тления изоляции, см. фиг. 46, кривая 29) k.-e1 некотг, рое время Д t2 после рпсшунт о1 лния на выходе второго элемента задержки 14 появляется сигнал, попадающий на пр.гмои вход второго 12 и инверсный вход первого 13 элементов И. В случае отсутствия на вы/оце блока 11 логической единицы (формируетс при нормальном сопротивлении изоляции) на выходе второго логического элемента И 12 появляется сигнал соответствующий не норме (фиг. 5, г), а в случае появления логической единицы на выходе блокасраьненич 11 до появления сигнала на пыходе второго элемента задержки 14 (см. фиг. 5, в), на выходе первого элемента И 13 формируется кратковременный сигнал Норма (см. фиг, 5 в), который можно вывести на транспарант с запоминанием. Настройка второго элемента задержки 14 At2 определяется, исходя из предельно возможного времени, необходимого для доза ряда емкости 6 через балластный резистор 4 на величину, опреде- ляемую падением напряжения на контактах реле 10 в процессе ее заряда до величины Uon1, т.е. для определения тенденции доза- ряда-разряда емкости 6 после расшунтиро- вания измерительной диагонали, и составляет порядка нескольких сотен-десятков миллисекунд.

Таким образом сведение в угшсиство второго и третьего элементов задержки второго лпемен га И ( лок донтмипсп ного контроля и нгпрогп источник опорною напряжения позволяет на нисколько порядков сократить время контроля ценен содержащих помедоподавляющие емкости без мзме нения времени контроля цепей, не содержащих шунтирующие емкгсги Формула изобретения Устройство контроля сопротивления изоляции, содержащее переключатель, первый элемент зллержкл, первый источник опорного напрч зншт, блок сравнения, первый элемент 11. реле с размыкающими контактами, источник измерительного напряжения, первый вывод которою -юд- ключен к оО.дш шичи. втором вывод источника измеритем иого напряжения через перяклюиатель осдичен с входом первого элемента з-чдескки и через балластный резистор с клеммой для подключения объекта контроля и первым входом блока сравнения, второй в/од которого соединен со вторым выводом первого источника опорного напряжения, первый вывод которого подключен к общей шине, вторая клемма для подключения объекта контроля соединена с общей чиной, выход блгка сравнения соединен с пр«мым входом первого элемента 14, о т л и ч а ю щ i e с я тем, что. с целью повышения быстродействия в нею введены второй и третий элементы задержки, второй элемент И, блo дополнительного контроля и второй источит опорного напряжения, первый вывод которого подключен к общей шине, выход первого элемента задержки соединен с обмоткой реле и входом второго элемента задержки, выход которого соединен с прямым входом второго элемента И, иньерсным входом первого элемента И и выходом третьего элемента задержки, вход которого соединен с выходом блока допол нительною контроля, первый и второй входы которого соединены соответственно со вторыми выводами первого и второго источников опорного напряжения, размыкающие контакты реле подключены соответственно к первому и второму входам блока сравнения, выход которого соединен с инверсным входом второго элемента И. выходы первого и второго элементов И являются выходами Норма и 11е норма устройства, вход первого элемента заде.ожки через первый ре - зистор сбалансированного плеча и второй резистор сбалансированного плеча соединен со вторыми выводами первого и второго источников опорного напряжения

HP норка

И 5ло#у регистрации фиг.

0U3.2

At,

Физ.Ч

Физ.З

У///777777//7

И

LW

К////// ///////////////// 3

//////ТТТУУ/// /////// /У///1

S Mfi г

Л

п

Јп гп л

Ий,

/////7/////////////У/////////77 Ј

«3

J//////// ////////////////////i

лЈз

JA

&tli &t&

zf

J/// ////////////

Фиг. 5д