Устройство для неразрушающего контроля прочности изоляции электрических цепей Советский патент 1992 года по МПК G01R31/14 G01R31/02 

t/%7 cjreMi/ азмере/ usi conpomuS/jeHUj изо/1Я14и1/

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для контроля электрической прочности изоляции электрических цепей в электрических и радиотехнических установках, в том числе трансформаторов.

Цель изобретения - сокращение времени контроля -достигается применением метода вычитания предыдущего значения тока утечки контролируемой цепи из последующего за заданный интервал времени и сравнением полученного результата с заданной величиной, что позволяет зафиксировать начало электрического пробоя, не доводя испытания до разрушения контролируемой цепи.

На фиг,1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 - структурная схема генератора .ступенчато-изменяющегося высокого напряжения.

Устройство содержит генератор импульсов 1, генератор ступенчато-изменяющегося высокого напряжения 2, две клеммы для подключения контролируемого объекта 3, датчик 4 тока, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, первое 6 и второе 7 оперативное запоминающие устройства (ОЗУ), блок 8 вычитания, задатчик 9 кода, блок 10 сравнения, триггер 11, индикатор 12, первый 13, второй 14 и третий 15 элементы задержки.

Генератор 2 ступенчато-изменяющегося высокого напряжения формирует напряжение трапецеидальной формы и содержит делитель 16 частоты на п, делитель 17 частоты на т, первый 18, второй 19 и третий 20 триггеры, реверсивный счетчик 21, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 22, усилитель 23 мощности с детектором, дешифратор 24, первый 25, второй 26, третий 27, четвертый 28, пятый 29 и шестой 30 элементы запрета, кнопку Пуск 31.

Генератор 2 ступенчато-изменяющегося высокого напряжения содержит первый 32 и второй 33 вход, первый 34 и второй выход 35.

Выход генератора 1 импульсов соединен с первым входом 32 генератора 2 ступенчато-изменяющегося напряжения. Выход генератора 1 импульсов соединен с первым входом 32 генератора 2 ступенчатоизменяющегося напряжения и через первый элемент 13 задержки - с первым входом АЦП 5.

Второй вход АЦП 5 соединен с датчиком 4 тока, первый выход - с первым входом первого ОЗУ 6, а второй выход - с вторым входом первого ОЗУ 6. через третий элемент 15 задержки с первым входом блока 10 сравнения и через второй элемент 14 задержки - с вторым входом второго ОЗУ 7, первый вход которого соединен с выходом первого ОЗУ 6 и первым входом блока 8 вычитания. Второй вход блока 8 вычитания

соединен с выходом второго ОЗУ 7, а выход - с вторым входом блока 10 сравнения, третий вход которого соединен с выходом задатчика кода 9. Вход задатчика кода 9 соединен с вторым выходом генератора 2

0 ступенчато-изменяющегося высокого напряжения.

Работает устройство следующим образом.

При нажатии кнопки Пуск 31 генератор 1 импульсов запускает генератор 2 ступенчато-изменя ющегося высокого напряжения, на выходе которого с поступлением очередного импульса испытательное напряжение увеличивается на

0 определенную заданную величину (ступень ку). Это напряжение, поступая на контролируемый объект 3, вызывает ток утечки, причем он прямо пропорционален прикладываемому напряжению, если Е цепи 3 не

5 возникает электрического пробоя, и носит ярко выраженный нелинейный характер в момент, предшествующий электрическому пробою.

Напряжение с датчика 4 тока, пропорциональное току утечки через контролируемую цепь 3, поступает на второй вход АЦП 5. Через время, достаточное для установления напряжения на втором входе АЦП 5. на его первый вход поступает строб-импульс от

5 генератора 1 импульсов (время задержки выбирается элементом 13). После окончания преобразования на информационном (первом) выходе АЦП 5 формируется код, пропорциональный току утечки через контролируемый объект 3 при воздействии на нее ступеньки высокого напряжения. Импульсом с второго выхода АЦП 5 (конец преобразования) информация о текущем значении тока утечки записывается в первое ОЗУ 6. Через время, определяемое временем задержки элемента 14, эта информация переписывается во второе ОЗУ 7. В следующий такт в ОЗУ 6 записывается информация, соответствующая току при

0 воздействии на объект 3 следующей ступеньки напряжения. Таким образом, ОЗУ 6 хранит текущую информацию о токе утечки, а ОЗУ 7 - информацию предшествующего такта.

5Кодовая информация с выходов первого

6 и второго 7 ОЗУ вычитается в блоке 8 и разность поступает на первый вход блока 10 сравнения, где сравнивается с кодом задатчика 9. Момент сравнения выбирается исходя из установившегося значения 1;ода на

первом воде блока 10 и определяется элементом 15 задержки.

В начальной стадии возникновен1.1я электрического пробоя в контролируемом объекте 3 значение тока утечки в предыдущий такт резко отличается от тока в последующий такт. И, если нелинейность приращения тока утечки за один такт (ступеньку напряжения) превышает заданную задатчиком 9, то на выходе блока 10 появляется импульс, который переводит триггер 11 во второе устойчивое состояние. При этом индикатор 12 сигнализирует о налич7|И брэка, а перепад напряжения с выхода триггера 11 по второму входу 33 переводит генератор 2 в режим уменьшения напряжения до безопасного значения.

Генератор 2 ступенчато-изменяющегося высокого напряжения формирует на первом 34 выходе испытательное напряжение трапецеидальной формы.

В исходном состоянии второй 26 (черт.2), третий 27 и шестой 30 элемент запрета открыты для прохождения сигнала, а первый 25, четвертый 28 и пятый 29 ..:nsc ты запрета закрыты. При нажатии ;лкоп; :; Пуск 31 открывается первый элемент 25 запрета и импульсы с генератора 1 поступают на вход прямого счета реверспвпого счетчика 21 и на счетчики 16 и 17 импульсов. Кодовая комбинация импульсов с выхода реверсивного счетчика 21 поступает на цифроаналоговый преобразователь 22, на выходе которого формируется нарастающее ступенями напряжение. При поступлении п-количества импульсов на выходе счетчика 16 формируется импульс, который переводит первый триггер 18 во второе устойчивое состояние. При этом второй 26 и третий 27 элементы запрета запрещают прохождение импульсов. На входы реверсивного счетчика 21 импульсы на поступают, а на входе ЦАП 22 формируется вершина трапецеидального напряжения.

При поступлении т-количества импульсов на выходе счетчика 17 формируется импульс, который переводит второй триггер 19 во второе устойчивое состояние, а первый триггер 18 - в исходное состояние. При этом второй 26 и четвертый 28 элементы запрета открываются, а четвертый 27 элемент остается запертым по второму входу перепадом с выхода второго триггера 19. Импульсы со входа 32 через открытый четвертый элемент 28 запрета поступают на вход обратного счета реверсивного счетчика 21, при этом на выходе ЦАП 22 напряжение ступенями понижается. Через п импульсов реверсивный счетчик 21 обнуляется (так как при прямом счете в него было записано п

импульсов), при этом на выходе дешифратора 24 формируется сигнал, который переводит третий триггер 20 в исходное состояние, а сигналом с выхода счетчика 5 16 второй триггер 19 переводится в исходное состояние. На этом заканчивается цикл контроля.

Если контролируемый объект 3 будет иметь пониженную прочность изоляции, то

0 перепадом напряжения с выхода триггера 11 закрывается шестой элемент 30 запрета, а пятый 29 - открывается, при этом реверсивный счетчик 21 работает только на вычитание и поступающие на вход 32 импульсы

5 понижают напряжение на выходе ЦАП 22 до нуля.

При воздействии на контролируемый объект 3 номинального испытательного напряжения (плоской части трапецеидального

0 напряжения) приращение тока утечки в каждом такте равно нулю (при исправной электрической цепи).

Для обнаружения начала электрическо го пробоя при воздействии этой части испыь тательного напряжения в устройстве предусмотрены связь с второго выхода 35 генератора 2 на вход задатчика 9 кода. Одновременно с формированием плоской части трапецеидального напряжения сигналом

0 с выход 35 (выход счетчика 16 на черт.2) изменяется код из выходе задатчика 9 так, чтобы он соответствовал допустимому изменению току утечки через контролируемую цепь 3 при воздействии установившегося

5 испытательного напряжения.

Усилитель 23 мощности усиливает напряжение с выхода ЦАП 22 до необходимой для испытания величины.

В предложенном устройстве в качестве

0 испытательного может использоваться как постоянное (ступенями изменяющееся до номинального) напряжение, при этом, на выходе, усилителя 23 устанавливается детектор, так и переменное, при этом.

5 детектор устанавливается на воде АЦП 5 (черт.1).

Благодаря применению блока 8 вычитания и использованию метода контроля тока

0 утечки через контролируемый элемент, когда из последующего значения тока, вычитается предыдущее, устройство позволяет выявить даже незначительные отклонения тока от линейного закона и таким образом

5 зафиксировать начало электрического пробоя не доводя испытания до разрушения контролируемого объекта 3 и не затрачивая времени на длительную выдержку объема 3 под номинальным (установившимся) испытательным напряжением.

Предложенная структура устройства позволила сократить в 3-5 раз время выдержки контролируемого объекта под номинальным испытательным напряжением. Производительность контроля повышается также и за счет того, что объект 3 контролируется не только когда находится под номинальным испытательным напряжением, но и когда напряжение нарастает.

Управление задатчиком 9 кода (связь выхода 35 с входом датчика 9) позволяет уменьшить уровень сравниваемых прираи(ений тока при номинальном испытательном напряжении и тем самым повысить точность обнаружения снижения прочности изоляции.

Предложенное устройство в процессе контроля электрической прочности позволяет одновременно контролировать и сопротивление изоляции. Для этого с информационного выхода АЦП 5 код, соот ветствующий значению тока утечки через контролируемый объект 3, подается на измерения сопротивления изоляци / (на черт,1 не показана), которая не отличается от применяемых в известных устройствах.

Формула изобретения

1. Устройство для неразрушающего контроля прочности изоляции электрических цепей, содержащее генератор ммпульсов, генератор ступенчато-изменяющегося высокого напряжения, датчик тока, две клеммы для подключения контролируемого объекта, первое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), блок сравнения, триггер, индикатор, первая клемма для подключения контролируемого объекта соединена с первым выходом генератора ступенчато-изменяющегося высокого напряжения, вторая клемма для подключения контролируемого объекта соединена с первым выводом датчика тока, выход блока сравнения соединен с входом, триггера, выход которого соединен с входом индикатора, отличающееся тем, что, с целью сокращения времени контроля, в устройство введены первый, второй, третий элементы задержки, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) второе ОЗУ, блок вычитания, задатчик кода, при этом выход генератора импульсов соединен с первым входом генератора ступенчато-изменяющегося напряжения непосредственно и через первый элемент задержки - с первым входом АЦП, второй вход которого соединен с первым выводом датчика тока, второй вывод которого соединен с общей шиной устройства, первый выход АЦП соединен с первым входомлервого ОЗУ, выход которого соединен с первыми входами блока вь1читания и второго ОЗУ, второй вход которого соединен через второй элемент задержки с вторым выходом АЦП, с вторым входом первого ОЗУ и через третий элемент задержки - с первым входом блока сравнения, второй вход которого соед;,нэн . выходом блока вычитания, второй ход кс торого соединен с выходом вюоого ОЗУ, третий вход блока сравнения соединен с

0 выходом задатчика кода, третмй г.ыход .-; второй вход генератора ступен1 чго-изиеняющегося высокого напряжения гоединень соответственно с общей шиной трс1-.с;з и выходом триггера.

f53. Устройство по п. 1. с т л v- J , :д .: ciс я тем, что генератор ступенчато-изг.. чяю щегося высокого напряжения содержат делитель частоты на т. делитель частоть; нз п, первый, второй, третий триггеры, первый

0 второй, третий, четвертый. nRikui. шест. элементы запрет,-, певег :вн - р-чь;: цифройиалсгивы nperrJpbiOf::::;, ;.; - ; дешифратор . к.:опку -ТуС-, а -о;: .;;;: тора, усилитель мощное пл с дете:. : , : ;:;. 5 ход которого явлжмпя , -: д: . генерзуора, второй геме.-Т.-:ря о,.-,.. динен с S-входом первого триггера, тпоп/п выход генератора соединен черо:: к-:о;:|: Пуск с Р-ЗХОДОМ трег-.кГ:; :;,,:,;. VD:: гч0 вый и второй входы генератсрз соедм,:е, . с первым входом первого, пятого и шестого, элементов запрета соответственно, второй вход первого элемента запрета соединен с выходом третьего триггера, З-вход которого

5 соединен с выходом дешифратора, вход которого соединен с входом ЦАП и с зыходо.м реверсивного счетчика, перз :й и pi:jp,.;y; входы которого соединены соответственио с выходом шестого элемента запрета и с

0 выходами пятого и четвертого элементсз запрета, второй вход шестого элемента запрета соединен с выходом третьего элемента запрета, первый вход которого соединен с вторыми входами пятого и четвертого элементов запрета, с входом делителя частоты на т, с первым входом второго элемента запрета и с выходом первого элемента запрета, второй вход второго элемента запрета соединен с вторым входом третьего

0 элемента запрета и с выходом первого триггера, S-вход которого соединен с выходом делителя частоты на п непосредственно и через второй конденсатор - с R-входом второго триггера, З-вход которого соединен с

й выходом делителя частоты на m непосредственно и через первый конденсатор - с R-входом первого триггера, выход второго элемента соединен с входом делителя частоты на п. первый и второй выходы второго триггера соединень; соответственно третьим входом третьего элемента запрета и с первым входом четвертого элемента запрета, выход ЦАП соединен с входом усилителя мощности с детектором.

3. Устройство по п. 1. отличающее с я тем, что вход задатчика кода соединен с вторым выходом генератора ступенчато-изменяющегося высокого напряжения.

Использование; относится к контрольно-измерительной технике и может быть ис- пользовано для контроля прочности изоляции электрических цепей в электрических и радиотехнических установках, в том числе трансформаторов. Сущность изобретения: устройство содержит импульсный генератор 1, генератор 2 ступенчато-изменяющегося высокого напряжения, датчик 4 тока. АЦП 5, ОЗУ 6, блок 8 вычитания, задат- чик 9 кода, блок 10 сравнения, триггер 11, индикатор 12, элементы 13, 14 15 задержки. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.