Устройство для измерения сопротивления изоляции конденсаторов Советский патент 1981 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерител ной технике, в частности к технике измерения сопротивления изоляции кон денсаторов с большой постоянной времени. Известны устройства для измерения сопротивления изоляции конденсаторов состоящие из источника напряжения, включенного последовательно с измеряемым конденсатором, образцового резис тора и, подключенного к образцовому резистору, измерительного усилителя с измерительным прибором на выходе ГО Недостатком известного ус.тройства является большое время переходных процессов При измерении сопротивления изоляции конденсаторов с большой постоянной времени. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство, содержащее источник измерительного напряжения, образцовый резистор с сопротивлейием RQ, релейной либо транзисторной ключевой схемы элемент, электрометрический измерительный усилитель с входным сопротивлением не менее lOORj, и с коэффициентом усиления KB и отсчетный прибор Г2. Недостаток устройства - весьма большое время переходных процессов при измерении сопротивления изоляции конденсаторов с большой постоянной времени, что понижает быстродействие устройства. Достаточно достоверный отсчет получается через промежуток времени равный (3-5)RoCK. Так как в соответствии с ГОСТ сопротивление изоляции конденсаторов измеряется в течение 1 мин, то должно выполняться условие R(jC)( : 12-20 С, Необходимость выполнения этого условия ограничивает возможности измерения сопротивления. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Поставленная цель достигается темто в устройство для измерения сопротивления изоляции конденсаторов, содержащее ИСТОЧ1ШК измерительного напряжения, один вывод которого соединен с одним из -зажимов для подключения измеряемого объекта, другой зажим для подключения измеряемого объекта соединен с образцовым резистором, нараллельно которому подключены первый ключ и измерительный усилитель, а выход последнего соединен с измерительн1 1м прибором, введены дифференцирующий и два интегрирующих усилителя, четыре ключа и блок управления, причем второй, третий и четвертый Ключи включены параллельно цепи обратной связи дифференцирующего и интегрирующих усилителей, соответственно, вход дифференцирующего усилителя соединен с выходом измерительного усипителя, а выход -.через последо вательно соединенные первый интегриру ищй усилитель и пятый ключ со входом второго интегрирующего усилителя, выход последнего соединен с дпугим выводом источника измерительного напря жения, управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления соответственно, На фиг. I приведена функциональна электрическая схема устройства,- на фиг. 2 - временные диаграммы последо вательности работы ключей. Устройство содержит источник 1 из мерительного напряжения, измеряемый конденсатор 2, образцовый резистор 3 ключ 4, измерительный усилитель 5 и измерительный прибор 6, подключенный к выходу измерительного усилителя 5, дифференцирующий усилитель 7 с элементами обратной связи С, и чом 8, обеспечивающим установку дифф ренцирующего усилителя 5 на нулевой уровень. В устройство также входит подключенный к выходу дифференцирующего усилителя 7 интегрирующий усили тель 9 с элементами обратной связи C и RS и ключом 10,обеспечивающим уста новку интегрирующего усилителя 9 на нулевой уровень, подключенный к выходу интегрирующего усилителя 9 второй интегрирующий усилитель 11 с эле

R и клюментами обратной связи С и

чом 12, обеспечивающим интегрирующему усилителю 11 режим запоминания, и ключом 13, обеспечивающим установку интегрирующего усилителя 11 на нулевой уровень, причем выход интегрирующего усилителя 11 подключен ко второму выводу источника 1 измерительного R

Р-Г. ci Bs.

tl

L.bJ. (L)

и

Rx r. or. V

ft

SiS.

RgCg

RO С:

Так как выход интегрирующего усилителя 11 включен последовательно с источником измерительного напряжения I, то напряжение на образцовом резисторе 3 - (фиг 211.) - возрастает на величину Uii 24 напряжения, блок 1А управления ключами обеспечивает необходимую очередность работы ключей 4, 8, 10, 12 и 3. Устройство работает следующим образом. В начальный момент времени, после подключения измеряемого конденсатора 2, ключи 4, 8, 10 и 13 замкнуты, а ключ 12 разомкнут. При этом измеряемый конденсатор 2 заряжается до напряжения Е. После заряда измеряемого конденсатора 2 размыкается ключ 4 и на выходе измерительного усилителя 5 появляется напряжение Ug К,Е- (, .е где К. коэффициент передачи измерительного усилителя. Через промежуток времени t (фиг. 2а. ), который целесообразно выбирать в пределах 1-5 с, размыкаются ключи 8 и 10 на промежуток времени tj (фиг. 25 ий ). При этом на выходе дифференцирующего усилителя 7 появится напряжение (фиг. 2.) j F -52 „ UT к, 5 -R7-R - - (2) RoCx В случае если измеряемый конденсатор 2 с большой постоянной времени (RxC Ю с), выполняются условия t « RoCy и е « у. Напряжение на выходе интегрирутощего усилителя 9 начинает нарастать (фиг, 2 И5 и к концу промежутка времени величина t выбирается меньше, чем t) принимает значение RoCx RgCg По окончании промежутка времени t ключи 8 и 12 замыкаются, а ключ 13 размыкается и остается разомкнутым до конца измерения. При этом напряжение U-y становится равным О, напряжение Ug остается неизменным (соответствующим выражению 3), а напряжение на выходе интегрирующего усилителя 11 начинает нарастать и к концу промежутка времени 1(1 tn) принимает значение Обозначим «уСт 10,L5. RgCg RO тогда выражение для напряжения на вы ходе интегрирующего усилителя II будет иметь вид ,, По окончании промежутка времени t KJB04 12 размыкается, а ключ 10 замыкается на короткий промежуток времени t, необходимый для установки интегрирующего усилителя 9 на О. После размыкания ключа I2 напряжение на выходе интегрирующего усилителя II будет оставаться неизменным, а напряжение на образцовом резисторе 3 снова начнет возрастать по зкспоненциапьному закону вследствие перезаря да измеряемого конденсатора 2 в соот ветствии с выражением «О/ЕЖ -Е - Е- ХтЕ- RX Ч- (1 - т)Е (1 -е °) По окончании промежутка времени t размыкаются ключи 8 и 10 на промежуток времени tg t/. При зтом напря жение на выходе дифференцирующего уси лителя 7 оказывается равным R R Г 1-1 ( - S а напряжение на выходе интегрирующего усилителя 9 к концу промежутка времен станет равным ч,-, -E(l--,)K5ij.-b|-Ri(9) Затем снова замыкается ключ 8, а ключ 12 замыкается на промежуток времени t tg. При этом напряжение Ug остается неизменным, а напряжение U /j к концу промежутка времени t возрастает до величины lJ. E|-;.m(l -m)EЗатем снова размыкается ключ 12, а замыкается на промежуток времени t t ключ 10, и цикл повторяется, увеличивая напряжение на выходе интегрирующего усилителя 11 до величиныRO . /1 г 0 I- m(1 - m)E 1И так далее. Q| 2 6 При этом напряжение на образцовом резисторе 3 к концу промежутка времени t. а определяется выражением UB тЕ + т(1 - т)Е 4 -wiO-m) о кхRX H Eff--E- -m(l-rn)E-|j/, Л .. RO /. л . - m(t-m) Е ) (1 -е ), Откуда или в общем виде 1. E-M(1..)V«oCx где п - число тактов. Поскольку измеряемая величина соответствует первому члену выражения, то второй член выражения характеризует ошибку, которая, как видно из формулы, быстрО) убывает по мере увеличения числа так-тов. Фиг. 2л- наглядно иллюстрирует выигрыш во времен измерения, обеспечиваемый предлагаемом устройством, Формула изобретения Устройство для измерения сопротивления изоляции конденсаторов, содержащее источник измерительного напряжения, один вывод которого соединен с одним из зажимов для подключения измеряемого объекта, другой зажим для подключения измеряемого объекта соединен с образцовым резистором, параллельно которому подключены первый ключ и измерительный усилитель, а выход последнего соединен с измерительным прибором, отличаю щееся тем, лто, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены дифференцирующий и два интегрирующих усилителя, четыре ключа и блок управления, причем второй, третий и четвертый ключи включены параллельно цепи обратной связи дифференцирующего и интегрирующего усилителей, соответственно, вход дифференцирующего усилителя соединен с выходом измерительного усилителя, а выход через последовательно соединенные первый интегрирующий усилитель и пятый ключ со входом второго интегрирующего усилителя выход последнего соединен с другим выводом источника измерительного напряжения, управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 8686 32В 1.Прибор ТО-2А. Электронная техника, сер. 8, вып. 5, 1966. 2.Эпштейн С.Л, Иэмере1ше характеристик конденсаторов. Ленинград, Энергия, 1971. с. 116-119 (прототип).

I1

IИI

Г-Н и

Фиг.1