Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей Советский патент 1982 года по МПК G01R27/18 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ. ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивления изоляшш электрических сетей переменного, п еменно-постоянного и постоянного тока. Известно устройство для измерения сопротивления изоляции сети постоянного тока, содержащее .генератор импульсов, усилитель, вход которого соединен с конт ролируемой сетью, ключи, дроссель с npjj моугольной петлей гистерезиса, подключенный к выходу генератора импульсов, трансформатор с пр51моугольной петлей гистерезиса, противофазные выводы вторичной обмотки которого соединены с управляющими входами ключей, а первичная обмотка трансформатора подключена параллельно резистору, соединенному после довательно с указанным дросселем L ij. eдостатком данного устройства является то, что оно предназначено для изме рения только в сетях постоянного тока и имеет низкую помехоустойчивость из- меренкя сопротивления изоляции, особенно для случая сетей, имеющих большие и неизвестные в каждый данный момент времени емкости полюсов сети относительно корпуса (земли). Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей постоянного тока, наход5пцихся под напрянжением, и обесточенных сетей, имеющих емкостьотносительно корпуса (земли), содержащее генератор т 1пульсов, опорный резистор, конденсатор, аналоговый ключ, индикатор, развязывающий блок, блок определения экстремума, вычислительный блок и блок формирования пауз, выход которого через последовательно соединенные генератор импульсов, опорный резистор и конденсатор подключен к входному зажиму и к входу развязывающего блока, выход последнего связан с входом блока определения экстремума и с первым входом вычислителя, второй и третий входы которого подключены к соответствующим выводам опорного резистора, а четвертый вход вычислителя соединен с вторым входом генератора импульсов, причем первый и второй выходы вычислителя через аналоговый ключ соединены с индикатором, а выход блока определения экстремума через блок формирования пауз подключен ко вторюму входу генерато ра импульсов 2 Недостатком известного устройства является отсутствие возможности измере ния сопротивления изол$пшй сетей переменного тока и сетей переменно-постоянного тока, а также проведения измерения в сетях постоянного тока с очень высоким уровнем помех. Цель изобретения - расширение функ1щональных возможностей за счет обеспечения измерения сопротивления изоля- щга в сетях переменного тока и в сетях переменно-nocTosnffloro тока, а также в сетях постоянного тока при одновременном повышении помехоустойчивости. Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения сопротивления изоляпии электрических сетей, содер жащее генератор импу11ьсов, опорный резистор, конденсатор, первый вывод которого соединен с первым входным зажимом устройства, последовательно соединенные вычислитель, аналоговый ключ и индикатор, блок формирования пауз, вход которого соединен с первым входом ге .нератора икшульсов, второй вход которого соединен с выходом блока формирования пауз, первый выход генератора импульсов соединен с первым входом вы- чIicлитвпя и с первым выводом опорного резистора, введены повторитель емкостного тока, селектор, резистивный делитель напряжения, причем второй выход генератора импульсов соединен с вторым выводом конденсатора и с входом резис- THBiioro делителя напряжения, выход которого соединен с вторым входом вычислителя, второй вывод опорного резистора соединен с корпусом, первый входной зажим устройства соединен с первым входом повторителя емкостного тока, второй вход которого соединен с вторым входным зажимом устройства, а первый, второй и третий выходы соединены с соотвстствующими входами селектора, четвер тый Ежод которого соединен с первым вы ходом генератора импульсов, а выход - с входом блока пауз и с утгропляющим входом аналогового ключа 9 174 На чертеже изображена функциональ ная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 км пульсов, опорный резистор 2, конденсатор 3, аналоговый ключ 4, индикатор 5, повторитель 6 емкостного тока, селектор 7, вычислитель 8, блок 9 формирования пауз, резистивный делитель 10 напряж&ния, Селектор 7 может содержать два бло ка 11 и 12 дифференшфованпя, алгебраический сумматор 13, два пороговых элемента 14 и 15, логический элемент И 16, а повторитель емкостного тока 6 нуль орган 17, две 18 и 19. Устройство работает следующим образом. При запуске генератора 1 импульсов на его выходах появляется единичный скачок измерительного напряжения, образующий передний фронт и вершину импульса. Этот сигнал через опорный резистор 2 и конденсатор 3 поступает в исследуемую сеть. Так как входное со- противление резистивного делителя 1О напряжения выполнено очень высоким и входное сопротивление вычислителя 8 много больше сопротивления опорного ре зистора 2, то величина напряжения измерительного сигнала на входном зажиме относительно корпуса в момент перехода емкостно1О тока измерительного сигнала через нуль и падение напряжения измерительного сигнала на опорном резисторе 2 характеризуют однозначно величину сопротивления изоляции сети (активную составляющую импеданса ). Так как E-Uc,tU.U, где Е - ЭДС единичного скачка; (J - падение напряжения измеритель- кого сигнала на конденсаторе 3; . падение напряжения измерительного сигнала на импедансе изоЛ5щии;Up - падение напряжения измерительного сигнала на опорном резисторе 2j то в момент равенства нулю емкостного тока, когда Uc, - r (/ tC. - - - Вх ..iu,,. Откуда При выполнении вычислителем 8 операции деления (при известном conpOTHii- лении опорного резистора 2-R) ,::Rx сигнал на выходе вычислителя 8 будет характеризовать величину сопротивления изоляции сети. Этот сигнал поступает на индикатор 5 только в том случае, если с выхода селектора 7 на управляемый вход аналогового ключа 4 поступит сигнал, вызывающий его замыкание. Момент обращения емкостного тока измерительного сигнала в нуль определяется с помощью повторителя емкостного тока 6. В связи с тем, что мсчлент об ращения в нуль емкостного тока измерительного сигнала в НО-цепи 18(19),фик сируемо1й по равенству нулю падения напряжения на резисторе этой цепочки с помощью нуль-органа 17, ие сдвинут по сравнению с моментом обращения в нуль емкостного тока измерительного сигнала протекающего через емкость сети С, то чем меньше постоянная времени указан- ных цепочек по сравнению с периодом времени, за который обращается в нуль полный емкостной Лк измерительного сигнала, при емкости конденсатора указанной выше цепочки несколько большей максимально возможной емкости сети С тем меньше погрешность определения (с учетом реального порога чувствительности нуль-органа 17) момент перехода через нуль емкостного тока измерительно- го сигнала. Однако при измерениях в се тях переменного тока, переменно-постоянного тока и постоянного тока с высоким уровнем помех нуль-орган 17 будет фиксировать переходы через нуль не толь ко емкостного тока измерительного capнала, но и рабочего тока сети, пульсаций и помех. Для выявления истинного сигнала используется селектор 7. При поступлении на вход блоков 11 и 12 дифференцирования измерительного сигнала сигналы на их выходах будут иметь одинаковый знак и на выходе алгебраического сумматора 13 появится их сумма, которая вь1зовет срабатывание по рогового элемента 15, реагирующего, на пример, на положительный сигнал, а затем и порогового элемента 14, реагирующего, например, на отрицательный сигнал (с каким-то небольшим запаздыванием по отношению к срабатыванию порого вого элемента 14). Для осуществления перекрытия сигналов с выходов пороговы элементов 14 и 15 на входах многовходного элемента И 16 они могут быть выполнены в виде одновибраторов. На четвертый вход многовходного элемента И 16 поступает сигнал с второго выхода генератора 1 иьшульссж, несущий инфорумацню о присутствии в сети измерительного сигнала. При одновременном наличии перечисленных сигналов на выходе логического элемента И 16 5тляетсн сигнал, который поступает на управляемый вход аналогового ключа 4, вызьшая его замыкание, на первый вход генератора 1 импульсов, вызывая формирование заднего фронта измерительного импульса, и на вход блока 9 формирования пауз, с выхо да которого (после истечения заданного вр мени для возвращения элементов устройства в исходное состояние) сигнгш поступает на второй вход генератора 1 ик пульсов, формируя новый единичный скачок напряжения измерительного сигнала (передний фронт и вершину импульса) и начиная новый цикл измерения. В случае же, если на входах блоков 11 и 12 дифференцирования появятся и сигналы переменного (рабочего) тока,то на входы алгебраического сумматора 13 поступят разнополярные сигналы и поэтому сигнал на его выходе будет равен их разности, что исключит срабатывание ра нопол$фных порюговых элементов 14 и 15, по$тлеШ1е сигнала на выходе многовходового логического элемента И 16 и всего селектора 7. При поступлении на входы блоков 11 и 12 дифференцирования сигнал пульсации либо помежи (в момент из обращения в нуль) сработает только один из по, роговых элементов 14 (или 15), что также исключит появление сигнала на выходе селектора 7. Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в резком расщ рении области применения данного уст,ройства. Формула изобретения Устройство для измерения сопротивления изоляции электрических сетей, соде1 жащее генератор импульсов, опорный резистор, конденсатор, первый вывод которого соедш ен с первым входным зажимом устройства, последовательно соединенные вьпшслнтель, аналоговый ключ и индикатор, блок формирования пауз, вход которого соединен с первым входом генератора импульсов, второй вход которого соединен с выходом блока форм1фования пауз, первый выход генератора импульсов соединен с первым входом вычисли-

теля и с первым выводом опорного резистора, отлячающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства при одновремен-. ном повышении его помехоустойчивости, в него введены повторитель емкостного тока, селектор, резистивный делитель напряжения, причем второй выход генератора иг шульсов соединен с вторым выводом конденсатора и с входом резистивного делителя напрг:кеш1Я, выход которого соединен с вторым входом вьпшслйтеля, второй вьшод опорного резистора соединен с корпусом, первый входной зажим устройства соединен с первым входом noBTCk« рптеля емкостного тока, второй вход которого соединен с вторым входным зажи« мом устройства, а первый, второй и третий выходы соединены с соответствующими входами селектора, четвертый вхс5д которого соединен с первым выходом генератора импульсов, а выход - с входом блока формирования пауз и с управляющим входом аналогового ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 426201, кл. 6 01 R 27/00, 1972.

Ч - ITr-CIli

-i

I LJ

1-Г--1 LJ r-iH J

LJ I