Устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее разделительный вондеисатор, генератор Юъшульсов, щ ограмг ный блок, блок фиксации уровня и низкоомный резистор, причем один выход программного %лока через генератор импульсов соединен с одной обвладкой разделительного конде сатора, другая обкладка которого со& , динена с входным зажимом устройства, другой входной зажим соединен с ни 1ФОМНЫМ резистором и одним входом блока фиксации уровня, другой вход которого соединен с другим выходом программного блока, а низкоомный резистор заземлен, отли.чающеес я тем, что, с целью повышения точнности , в него введены элемент НЕ в последовательно соединенные блок тания, компаратор напряжения формиро ватель импульсов, элемент И и мноткн тельно-делительный блок, причем выход блока фиксации уровня соедввен с BTIVрым входом множителькогделительного с блока и первым входом блсжа вычитания, « второй вход которого соединен с входом (Л С блока фиксации уровня, кахоа комп атора напряжения через элемент НЕ соединен с другим входом эпвме№ра И, а выход множительно-делительногр блока является Ш1ХОДОМ устфойства.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 511 Сг 01 Ц 27/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 3444704/18-21 (22) 24.05.82 (46) 15.10. 83. Бюл. № 38 (72) В. А. Редькин, E. П. Угрюмов, В. И. Машенков и К. В. Петров (53) 621.317. 333 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР.

¹ 386351, кл. (Зг 01 g 27/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР № 761939, кл; Cj 01 Я 27/18, 1980 (прототиц). (54)(57) УСТРОЙСТВО ЛЛЯ ИЗМЕРЕ. НИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЭЭЛЯЦИИ СЕТЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА, содержащее разделительный конденсатор, генератор жмпульсов, программный блок, блок фик° сации уровня и низкоомный резистор, причем один выход программного Ълока иерез генератор импульсов соединен с одной обкладкой разделительного конден.сатора, другая обкладка которого сое

„„SU„„1048426 А динена с входным зажимом устройства, другой входной зажим соединен с maкоомным резистором и одним входом блока фиксации уровня, другой вход которого соединен с другим выходом программного блока, е низкоомный резистор заземлен, о т л и.ч а ю щ е ес я тем, . что, с целью повышения точности, в него введены элемент НЕ и последовательно соединенные блок вычи тания, компаратор напряжения формирое ватель импульсов, элемент И и множи тельно-делительный блок, причем выход

6IIoKi9 фиксации &Hfdf соединен с вторым входом множительно-делительного блока и первым входом блока вычитания, второй вход которого соединен с входом блока фиксации уровня, выход компаратора напряжения через элемент НЕ соединен с другим входом элемента И, а выход, множительнс-делительного блока является выходом устройства.

1048426

Изобретение относится к измеритель ной технике, а именно к измерениям сопротивления изоляции сетей постоянного тока с большими емкостями полюсов сети относительно корпуса. 5

Известно устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного абака с значительными емкостями полюсов сети относительно корпуса (земли} Сопротивления полюсов сети nooseредно шунтируЮтся при осуществлении периодических коммутациф в схеме. При . этом среднее значение юока за период коммутации обратно пропорционально ве», личине измеряемого сопротивления изоляции Щ

Недостатком устройства является зависимость выходного сигнала от величины напряжения в сети, что вызывает по. зление значительных дополнительных . погрешностей измерения.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерении сопрое тивления изоляции сетей постоянного тока (СИСПТ), содержащее цоследовательно соединенные генератор импульсов, ниэкоомный резистор и разделительный конденсатор, а также блок фиксации уровня, программный блок, блок деления, причем вход блока фиксации уровня под- 30 ключен к ниэкоомному резистору, а его выход подсоединен ко входу блока деления, выходы программного блока подключены ко входу генератора и к управляющему входу блока фиксации уровня (2

Недостатком HGBecTHQPo устройства является необходимость применять разделительную емкость много больше мако мально возможной емкости сети (Cp C )

Зтосоотношение выполнимо в низковольт-"" 40 ных сетях (до 50B). При контроле сопротивления изоляции высоковольтных сетей выполнить это соотношение в достаточной степени затруднительно, так как ток утечки набора высоковольтных раз- 45 делительных конденсаторов, включенных параллельно (для обеспечения указанного соотношения), определяет. малое входное сопротивление измерительной схемы по постоянному току. Такая цепь, ° подключенная к полюсу сети снижает сопротивление полюсов сети относительно земли, что часто бывает неприемлимо. Кроме того, значительный суммар« . ный ток утечки может вывести схему из 55 рабочего режима. Обьем разделительной емкости может во много раз превышать объем самой измерительной схемы. В си лу указанных причин для контроля сопротивления изоляции силовых сетей с рабо-. ° чим напряжением до 1000 В используются разделительные конденсаторы, превышающие максимальную емкость сети лишь в четыре раза. При этом допол» нительная емкостная погрешность достигает + 10%.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Поставленная: цель достигается тем,. что в устройство для измерения сопротивления изоляции сетей постоянного тока, содержащее разделительный конденсатор, . генератор импульсов, программный. блок, блок фиксации уровня и ниэкоомный резистор, причем один выход программного блока через генератор импульсов соединен с одной обкладкой разделительного конденсатора, другая обкладка которого соединена с входным зажимом устройся ва, другой входной зажим соединен с низкоомным резистором и одним входом блока фиксации уровня, другой вход которого соединен с, другим выходом прот раммного блока, а низкоомный резистор заземлен, введены элемент НЕ и последовательно соединенные блок вычитания, компаратор напряжения, формирова.тель импульсов, элемент И и множительно-делнтельный блок, причем выход блока фиксации уровня соединен с вторым входом множнтельно делительного блока и первым входом блока вычитания, второй выход которого соединен с входом блока фиксации уровня, выход компаратора напряжения через элемент НЕ соединен с другим входом элемента И . а выход множительно-делительного блока является выходом устройства. .На фиг. 1 приведена блоксхема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, низкоомный резистор 2, разделительный конденсатор 3, измеряемое сопротивление 4 изоляции, шунтируюшую емкость Gсети,,информационный вход блока 6 фиксации уровня, прото рам лный блок 7, блок 8 вычитания, компаратор 9 напряжения, логический элемент НЕ 10 и формирователь импульсов 11, логический элемент И 12, мно». жительно-делительный блок 13, Устройство работает следующим образом.

С программного блока 7 на вход генератора 1 подаются синхроимпульсы,7

Сб

Я+— с

7 (" ЯГ и затем этот сигнал подается на один из входов множнтельно-делительного блока в качестве множителя. На второй вход этого блока поступает напржкение с блока фиксации уровня 6, соответс2 вующее выражению (2}.

В результате умножения на tJ g u деления на Ц (4 ) на выходе множитель- но-делительного блока 13 получаем

: (коэффициент, зависящий от емкости се.ти, при умножении сокращается): вь!}E = К Rq

Где К = Е1 R2 - постоянный коэффициент.

Компенсирующий множитель 0 g получа ют в виде последовательности импульсов, длительность которых пронорциональна требуемой величине

Д Ф с, с>

7 (+ —, )

"g(4) - Е„ех р - t

С Я

1 —

С5

СЗ (2) Допустимф коэффициент передачи блока фиксации уровня равен 1. Фактически бпок 8 вычитания в положительные полу55 периоды работы генератора убирает ин-, формативную составляющую сигнала (пер»вый член правой части выражения (1) ) и оставляет быстрозатухающий экспонен

3 1048 (фиг. 2а), а на управляющий вход бло.ка 6 фиксации уровня подак7тся синхроимпульсы II (фиг. 2.б), Одновременно с входными синхроимпульсами I на выходе генератора 1 формируются выходные сигналы (фиг. 2в). Положительный вы» ходной сигнал формируется при наличии на входе синхроимпульса 1 (интервал1 ...), отрицательный сигнал » нри отсутствии синхроимпульса 1 (ин- О тервал (-t ) . В результате в основной измерительной ветви схемы, состоя» щей из последовательно соединенных генератора 1, ниэкоомного резистора 2, разделительного конденсатора 3 и изме 35ряемого сопротивления 4, зашунтированного емкостью 5 сети, образуются им» пульсы тоМа (фиг..2г). Ток, npmemuoщий через низкоомный резистор 2„ вызывает появление на нем импульсов напря- 20 жения, мгновенное значение которых при выполнении неравенства R q» Rg и использовании резделительной емкости много больше максимально возможной емкости сети (С » C var. ), удовлет 25 воряет выражению (для области малых

meeMMeeHH): i C5. R+ 5

0„„.,,„„„,() (1} гз 5 2 где 7; — - . постоянная времени с (1 ф ) экспоненциального

G3 3спада;

E » амплитуда импульсов оператив-. 35 ного напряжения (фиг.2в).

Выражение (1) справедливо уже при равенстве разделительной емкости С р и емкости сети С е

Если измерять напряжение на низко 4О омном резисторе 2, периодически пода. вая на управляющий вход блока 6 фиксации синхроимпульсы Il (фиг.2б) с програм много блока 7, то в момент времени 1 ,при интервале 4q -, равном 8-6 с, напря7кение, определяемое вторым членом уравнения (1), можно приближенно считать равным нулю. На выходе блока фиксации уровня 6 появляется сигнал

E,Ì вЂ” :,) с (")

Ковффяяяент — — — мвняеивя нри иеС 12 — менении емкости с,) сети и устройство

426 4 будет давать значительную погрешность при изменении величины этой емкости.

Для того, чтобы скомпенсировать влияние этого коэффициента йа выходное напряжение, формируется сигнал U к на выходе элемента И 12, пропорциональ ный величине коэффициента а затем осуществляют умножение напряжения с блока фиксации на последователь ность этих временных интервалов (импульсов}. В устройстве это осуществляется следующим образом.

Нацряжение на выходе блока 8 вычитания равно разности между напряжением на выходе блока 6 фиксации U (t) (1) и напряжением на низкоомном резисторе 2 0 (1 )(2). Для положительных полупериодов работы генератора 1

1048426 . б с использовать в качестве компенсирующе» го множителя. С помощью формирователя 11 и логических элементов 10 и 12 в устройстве выделяются импульсы, длительность которых связана с величиной 4 ц указанной зависимостью. Передними фронтами выходных импульсов компа.ратора 9 запускается формирователь 11 и выдает импульсы с постоянными длительностями 4 qq g пропорциональными л величине з (фиг.2ж). С помощью ло

Ъ гических элементов 10 и 12 реализующих функции НЕ, И, выделяются временные интервалы. (имйульсы) с длительноо- циальный вплеск (фиг.2д),, Компаратор 9 формирует последовательность им»пульсов с длительностями 1й пропорциональными постоянной времени спада этих импульсов

<5

С (4)

1ц=

С582

Длительность импульсов определяется величиной емкости сети C5 s сооТВ Тс вии с (4).

Если выразить величину емкости сетй С 5 через длительность 1ц из выражения (4), а затем определить значение

15 компенсирующего члена

С5

Я в

Сэ через 1 ., то получается величина пропорциональная значению нужного ком. пенсирующего множителя 0 как функция от длительности 4м. импульсов на выходе компаратора 9. Эта функция с достаточной степенью точности апроксимируеч» ся линейной зависимостью 0 q = а- Ь, где g и Ъ постоянные величины. Очевид30 но, ч1 о в схеме достаточно получить сигнал, связанный с длительностями импульсов tq на выходе компаратора 9 линейной зависимостью вида g..= =О-И., где о - значение информативного параметра этого сигнала, а затем, его можно З5 тями п

4я Ь ц, Эти импульсы йодаются на вход блока 13

me умножают на постоянную величину Ъ, при этом получается импульсная послед довательность с длительностями с g = 0-И

Далее в блоке 13 эти импульсы используются как компенсирующий множитель.

Одновременно блок 13 осуществляет деление на сигнал с блока 6. При этом компенсируе гся влияние коэффициента, определяющего влиняние на выходной сигнал величины емкости сети (сокращается при умножении).

Предлагаемое устройство раситиряет диапазон емкостей контролируемых сетей в 4-5 раз,. одновременно уменьшая дополнительную погрешность, определяемую величиной емкости сети в 2-3 раза.

1048426

Заказ 7926/52 Тираж 71О

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж36, Раушскаи наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель О. Панчерников

Редактор К. Волощук Техред М.Тепер Корректор Г. Решетник