Устройство избирательного контроля сопротивления изоляции Советский патент 1992 года по МПК G01R31/02 G01R27/18 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения сопротивления изоляции электрических сетей с изолированной нейтралью, и может быть использовано в судостроительной, горной и химической промышленности и других отраслях народного хозяйства.

Известно устройство для определения места замыкания на землю, содержащее низкочастотный генератор, датчик тока, узкополосный фильтр, сигнальный усилитель и переменную емкость.

Недостатком устройства является трудоемкость операции измерения сопротивления изоляции, связанная с необходимостью ручной настройки переменной емкости.

Известно также устройство избирательного контроля сопротивления изоляции, содержащее источник тока непромышленной частоты, фильтр напряжения нулевой последовательности, датчики тока, потенциометр, коммутатор, фильтры с выпрямителями и индикатор.

Недостаток устройства заключается в невысокой точности, обусловленной приближенными соотношениями, положенными в основу .работы устройства, а также сложностью и громоздкостью, связанными с применением двойного количества датчиков на каждой линии контролируемой сети.

Целью изобретения является повышение точности и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что устройство избирательного контроля сопротивления изоляции, содержащее источник тока непромышленной частоты, один из выходов которого подключен к нейтрали контролируемой сети, другой соединен с общей

Х|

сь

ю

N) Х

Оч

шиной, фильтр напряжения нулевой последовательности, датчики тока, установленные на каждой линии контролируемой сети и снабженные последовательно соединенными дополнительными вторичными обмотками, один вывод которых связан с общей шиной, а другой - с одним выводом потенциометра, коммутатор, к входам которого подключены выходы датчиков тока, а к выходу-фильтр с выпрямителем, и индикатор, снабжено фазовращателем, аналоговым ключом, амплитудным модулятором, блоком вычисления обратной величины, пиковым детектором, усилителем выборки и хранения, генератором тактовых импульсов, триггером, формирователем пилообразного напряжения и формирователями импульсов по переднему и заднему фронтам, причем выход фильтра напряжения нулевой последовательности через фазовращатель, аналоговый ключ и амплитудный модулятор соединен с другим выводом потенциометра, выход выпрямителя через блок вычисления обратной величины, пиковый детектор и усилитель выборки и хранения связан с индикатором, генератор тактовых импульсов подключен к входам триггера и формирователя пилообразного напряжения, выход триггера соединен с управляющим входом аналогового ключа и с входами формирователей импульсов по переднему и заднему фронтам, выходы которых связаны соответственно с входом Сброс пикового детектора и входом задания режима работы усилителя выборки и хранения, а выход формирователя пилообразного напряжения связан с модулирующим входом амплитудного модулятора.

На фиг, 1 представлена функциональная схема устройства избирательного контроля сопротивления изоляции; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений в различных точках устройства.

Устройство содержит источник 1 тока непромышленной частоты, один из выходов которого подключен к нейтрали контролируемой сети, другой соединен с общей ши- ной, фильтр 2 напряжения нулевой последовательности, датчики 3, 4, 5 тока, установленные на линиях 6, 7, 8 и снабженные последовательно соединенными дополнительными вторичными обмотками 9, 10, 11, один вывод которых связан с общей шиной, а другой - с одним выводом потенциометра 12. коммутатор 13, к входам которого подключены выходы датчиков 3, 4, 5. а к выходу - фильтр 14 с выпрямителем 1F, и индикатор 16. Устройство снабжено фазовращателем 17, аналоговым ключом 18, амплитудным модулятором 19, блоком 20

вычисления обратной величины, пиковым детектором 21. усилителем 22 выборки и хранения, генератором 23 тактовых импульсов, триггером 24, формирователем 25 пилообразного напряжения и формирователями 26, 27 импульсов по переднему и заднему фронтам. Выход фильтра 2 через фазовращатель 17, ключ 18 и модулятор 19 соединен с другим выводом потенциометра 12. Выход

0 выпрямителя 15 через блок 20, детектор 21 и усилитель 22 связан с индикатором 16. Генератор 23 подключен к входам триггера 24 и формирователя 25. Выход триггера 24 соединен с управляющим входом ключа 18

5 и с входами формирователей 26, 27, выходы которых связаны соответственно с входом Сброс детектора 21 и входом задания режима работы усилителя 22. Выход формирователя 25 связан с модулирующим входом

0 модулятора 19.

Диаграммы 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38 соответствуют напряжениям на выходах генератора 23, триггера 24. формирователей 25, 26, 27, ключа 18, модулятора

5 19, выпрямителя 15, блока 20, детектора 21 и усилителя 22.

Устройство работает следующим образом.

Наложенный ток от источника 1. расте0 каясь по линиям 6, 7, 8 и замыкаясь через соответствующие сопротивления и емкости изоляции на общую шину, восптинимается датчиками 3, 4, 5. На выходе фильтра 2 выделяется напряжение нулевой последова5 тельности, синфазное с активными составляющими наложенных токов в линиях

6,7, 8. Фазовращатель 17 сдвигает фазу напряжения нулевой последовательности на 90°. Одновременно с этим под действием

0 ммпульсов 28 генератора 23 опрокидывается триггер 24 и запускаются формирователи 25, 26, 27. С помощью ключа 18. управляемого триггером 24, выходное напряжение фазовращателя 17 преобразуется в преры5 вистое напряжение 33. В модуляторе 19 под действием выходного напряжения 30 формирователя 25 вырабатывается линейно нарастающее синусоидальное напряжение 34, которое через потенциометр 12, регулирую0 щий величину тока, поступает на дополнительные вторичные обмотки 9, 10. 11 датчиков 3, 4, 5 Фаза тока, протекающего через дополнительные вторичные обмотки 9. 10, 11, противоположна фазе емкостных

5 составляющих наложенного тока в линиях 6,

7,8. При определенных значениях нарастающего по амплитуде напряжения 34 достигается полная компенсация емкостных составляющих токов в линиях 6, 7, 8 токами в обмотках 9, 10, 11.

3 эти моменты напряжения на выходах датчиков 3, 4, 5 становятся минимальными и их величина пропорциональна активным составляющим токов утечки в соответствующих линиях. Коммутатор 13 обеспечивает поочередное подключение датчиков 3,4,5 к входу фильтра 14, осуществляющего выделение тока непромышленной частоты. В выпрямителе 15 синусоидальное напряжение преобразуется в постоянное. Блок 20 обес- печивает получение напряжения обратно пропорционального току утечки. При этом минимальному входному напряжению 35 соответствует максимальное выходное напряжение 36, пропорциональное измеряв- мому значению сопротивления изоляции. Детектор 21 осуществляет фиксацию максимального напряжения, а усилитель 22 - запись и хранение данного напряжения.

В начале каждого цикла измерения, сов- падающего с передним фронтом выходного импульса 29 триггера 24, детектор 21 под действием импульса 31 на выходе формирователя 26 устанавливается в исходное состояние. В конце цикла измерения, совпадающего с задниг фронтом импульса 29 под действием импульса 32 на выходе формирователя 27 усилитель 22 устанавливается в режим записи (выборки), а по его окончании возвращается в режим хране- ния. Индикатор 16 отображает измеренное значение сопротивления изоляции.

Таким образом, благодаря полной компенсации емкостной составляющей тока утечки, предлагаемое устройство обеспечи- вает высокую точность измеоения сопротивления изоляции. Процесс измерения осуществляется автоматически и не требует применения переменного конденсатора большой емкости и двойного количества датчиков тока на линиях контролируемой сети.

Формула изобретения Устройство избирательного контроля сопротивления изоляции, содержащее источник тока непромышленной частоты, один из выходов которого подключен к нейтрали контролируемой сети, другой соединен с общей шиной, фильтр напряжения нулевой последовательности, соединенный первым выводом с нейтралью контролируемой сети, вторым выводом с общей шиной, датчики тока, установленные на каждой линии контролируемой сети и снабженные последовательно соединенными дополнительными вторичными обмотками, один вывод которых связан с общей шиной, а другой - с первым выводом потенциометра, коммутатор, к входам которого подключены выходы датчиков тока, а к выходу - фильтр с выпрямителем, индикатор, отличающееся тем. что, с целью повышения точности и упрощения конструкции, оно снабжено фазовращателем, аналоговым ключом, амплитудным модулятором, блокам вычисления обратной величины, пиковым детектором, усилителем выборки и хранения, генератором тактовых импульсов, триггером, формирователем пилообразного напряжения и формирователями импульсов по переднему и заднему фронтам, причем третий вывод фильтра напряжения нулевой последовательности через фазовращатель, аналоговый ключ и амплитудный модулятор соединен с вторым выводом потенциометра, выход выпрямителя через блок вычисления обратной величины, пиковый детектор и усилитель выборки и хранения соединен с индикатором, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом триггера и формирователя пилообразного напряжения, выход триггера соединен с управляющим входом аналогового ключа и с входами формирователей импульсов по переднему и заднему фронтам, выходы которых связаны соответственно с входом Сброс пикового детектора и входом задания режима работы усилителя выборки и хранения, а выход формирователя пилообразного напряжения связан с модулирующим входом амплитудного модулятора.

Использование: в измерительной технике в качестве устройства избирательного контроля сопротивления изоляции электрических сетей с изолированной нейтралью. Сущность изобретения: устройство содержит 1 источник .непромышленной частоты