Устройство для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии Советский патент 1993 года по МПК B61L23/16 

со

С

Использование: на железнодорожном транспорте для измерения проводимости изоляции рельсовой линии. Сущность изобретения: устройство содержит источник измерительного тока 1, индукторы 2 и 3, индуктивные датчики 4 и 5, усилитель 6. генератор импульсов 7, блок задержки 8, формирователи импульсов 9 и 10, ключевые элементы 11 и 12, фильтр нижних частот 13 и индикатор 14. Источник измерительного тока 1 через один из ключевых элементов 11 связан с индуктором 2 и 3, а индуктивные датчики 4 и 5 через усилитель 6, ключевой элемент 12 и фильтр 13 подключены к индикатору 14. 1 ил.

Ш

PPI

Ы о

И

N ю

5

8X2

W2

Изобретение относится к рельсовому железнодорожному транспорту и может быть использовано для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии, в том числе сопротивления изоляции шпал, изолированных стяжек, сопротивления заземления сооружений на рельс.

Известно устройство для обнаружения шпал с низким электрическим сопротивлением изоляции, содержащее генератор переменного тока, щеточно-коллекторную систему для связи генератора с рельсами, разнесенные вдоль рельса индуктивные датчики тока, соединенные между собой встречно, и индикатор.

Недостатком известного устройства является низкое качество контроля из-за ненадежного контакта щеток с рельсами. При движении тележки с устройством происходит загрязнение контактных щеток и контакт их с рельсами нарушается.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство; содержащее источник измерительного тока, связанный с индукторами, установленными у одного и другого рельсов рельсовой линии, установленные у одного из рельсов индуктивные датчики тока, соединенные между собой встречно и подключенные к входу усилителя, и индикатор.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения сопротивления изоляции рельсовой линии из-за сильного влияния индукторов на индуктивные датчики тока. Для уменьшения этого влияния приходится относить датчики от индукторов, что ведет к увеличению габаритов тележки, на которой смонтировано устройство, в результате ухудшаются эксплуатационные характеристики устройства.

Целью изобретения является повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено генератором импульсов, блоком задержки, двумя формирователями импульсов, двумя ключевыми элементами и фильтром нижних частот, выход которого подключен к индикатору, а вход - к выходу одного из ключевых элементов, один вход которого соединен с выходом усилителя, а другой вход - с выходом одного из формирователей импульсов, вход которого подключен к выходу блока задержки, вход которого объединен с выходом генератора импульсов, подключенным к входу другого формирователя импульсов, выходом соединенного с одним из входов другого ключевого элемента, другой вход которого подключен к источнику измерительного тока, а выходы - к индукторам. Частота среза фильтра нижних частот ниже собственных резонансных частот индукторов и индуктивных датчиков тока.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 измерительного тока, индукторы 2 и 3, индуктивные датчики 4 и 5 тока, усилитель 6,

генератор импульсов 7, блок задержки 8, формирователи импульсов 9 и 10, ключевые элементы 11 и 12, фильтр нижних частот 13 и индикатор 14. К выходу источника 1 через ключевой элемент 11 подключены индукторы 2 и 3. Индуктивные датчики 4 и 5, соединенные между собой встречно, подключены к входу усилителя 6, к выходу которого через ключевой элемент 12 и фильтр 13 подключен индикатор 16. К выходу генератора импульсов 7 через формирователь импульсов 9 подключен управляющим входом ключевой элемент 11 и через блок задержки 8 и формирователь импульсов 10 подключен управляющим входом ключевой элемент 12.

Индукторы 2 и 3 установлены над рельсами 15 и 16, индуктивные датчики 4 и 5 установлены вдоль рельса 15. над ним. аналогично вдоль рельса 16 установлены индуктивные датчики приемника, не показанного

на чертеже, для второго рельса.

На фигуре также показаны измеряемые сосредоточенные сопротивления изоляции Ri/n и Ri/i2, например в железобетонной шпале, и через ZBxi и ZSx2 отображены входные сопротивления рельсовой линии в обе стороны от места измерения.

Устройство работает следующим образом. В момент времени ti от генератора импульсов 7 на формирователи 9 и 10 поступает запускающий короткий импульс. В результате этого в формирователе 9 формируется управляющий импульс длительностью Ati , а в формирователе 10. с задержкой, определяемой блоком задержки 8, формируется управляющий импульс длительностью Дt2 , причем, для исключения временного перекрытия импульсов t3 t2.

От поступления импульса Д ti на управляющий вход ключевого элемента 11 он открывается на время Дм и ток от источника 1 протекает по индукторам 3 и 4, индуцируя в рельсах 15 и 16 э.д.с. ер.1 и ер2, направленные по контуру. От этих э.д.с. в рельсовом контуре возникает принужденный ток inp (t). По прекращении тока в индукторах и исчезновении э.д.с. в рельсах в рельсовом контуре появится свободный ток i,:,,(t)

переходного процесса, при этом согласно первому закону коммутации lce(t) inp(t2).

От поступления импульса At2 на управ- ляю|щий вход ключевого элемента 12 он открывается на время At2 и сигнал от индуктивных датчиков 4 и 5 проходит на инд икатор 14.

Поскольку t3 t2, приемник открыт на время, когда цепь индукторов разомкнута клю чевым элементом 11, благодаря чему уменьшается влияние индукторов на приемник;

Таким образом, измерения сопротивле- ния|изоляции рельсовой линии производятся н|е на принужденном токе в рельсах, а на свободном в период , причем импульс Д t2 : должен заканчивгться до появлениясле- импульса Д-ti.

В месте пониженного сопротивления изоляции ток утечки равен AiCB icei - 1св2 . где icai и iCs2 - свободные токи в рельсе под индуктивными датчиками 4 и 5. Вследствие неравенства тока под датчиками при наличии утечки баланс дифференциальной системы нарушается и в индикаторе 14 по- явля ется сигнал.

. изменения тока icsCt) определяется параметрами контура (ZBxi + ZBX2 + 22Р), где - сопротивление отрезка рельса между Zex2 в эквивалентной схеме рельсо- вой /}инии на фигуре. Поскольку RM I ZBx I. влиянием сосредоточенных утечек на характеристику тока можно пренебречь.

Комплексное сопротивление рельсового ;контура носит индуктивный характер, поэтому свободный ток в рельсах имеет форму экспоненты с постоянной времени грк i-рк/Нрк. где LpK и RpK - индуктивность и активное сопротивление рельсового контура на средней частоте спектра экспоненци- альнрго импульса.

После разрыва цепи индукторов в момент времени t2 ключевым элементом 11 в них появляется затухающий свободный ток на собственной резонансной частоте индук- торов, определяемой значениями их индуктивности и междувитковой емкости. Этот

ток наводит э.д.с. помехи в индуктивных датчиках, в которых также появляются свободные колебания на их резонансной частоте.

Для защиты приемника от мешающего влияния свободных токов в индукторах и индуктивных датчиках время задержки A tc , реализуемое блоком задержки 8. устанавливается достаточным для существенного затухания мешающих свободных токов, а частота среза фильтра нижних частот 13 устанавливается ниже собственных резонансных частот индукторов и индуктивных датчиков.

Устройство может быть смонтировано на тележке, дрезине или в вагоне-измерителе.

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротивления изоляции рельсовой линии, содержащее источник измерительного тока, связанный с индукторами, установленными у одного и другого рельсов рельсовой линии, установленные у одного из рельсов индуктивные датчики тока, соединенные между собой встречной подключенные к входу усилителя, и индикатор, отличающееся тем, что. с целью повышения точности, оно снабжено генератором импульсов, блоком задержки, формирователями импульсов, ключевыми элементами и фильтром нижних частот, выход которого подключен к индикатору, а вход - к выходу одного из ключевых элементов, один вход которого соединен с выходом усилителя, а другой вход - с выходом одного из формирователей импульсов, вход которого через блок задержки подключен к выходу генератора импульсов, подключенного к входу другого формирователя импульсов, выходом соединенного с одним из входов другого ключевого элемента, другой вход которого подключен к источнику измерительного тока, а выходы - к индукторам, при этом фильтр нижних частот выполнен с частотой среза меньшей собственных резонансных частот индукторов и индуктивных датчиков тока.