Преобразователь сопротивления изоляции сетей переменного тока с изолированной нейтралью

 

Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения - уменьшение динамической погрешности . Преобразователь содержит генератор 2 тестового постоянного тока, фильтры 3 и 5 нижних частот, трансформатор 7 и демодулятор 18. Дня достижения поставленной цели в устройство введены ключ 4, фильтр 6 верхних частот, умножитель 7, сумматор В, генераторы 9 и 10 опорных, напряжений , компараторы 1 и 12, преобразователь 13 интервал времени - напряжениеS элемент ИЛИ 14, коммутатор 15, модулятор 16 и образованы новые функциональные связи. В описании представлен один из вариантов выполнения преобразователя 13 интервал времени - напряжение, 3 ил. 00 toK

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧКСНИХ

Р1=СПУЬЛИН (!9) (11), (5!1 G 01 К 27/! 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Аа"ГОРСКОМУ (:ВИДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРИТИЙ (21) 3976313/24-2! (22) 18.11.85 (46) 23.03.87. Бюл. 9 11 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов (72) С.В.Анисимов, А.Л.Лысенко и В.И.Якименко (53) 621.317,333.6(088.8) (56) Цапенко Е,Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. — N.: Энергия, 1972.

Информационный листок II"- 504-76, Л.: Ленинградский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды, 1976.

Измерительный преобразователь

Е 7015Я ТУ 25-04-3589-78. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ИЗОЛЯЦИИ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С

ИЗОЛИРОВАННОЙ НЕЙТРАЛЬИ (57) Изобретение относится к электроизмерительной технике. Цель изобретения — уменьшение динамической погрешности. Преобразователь содержит генератор 2 тестового постоянного тока, фильтры 3 и 5 нижних частот, трансформатор 17 и демодулятор 18.

Дпя достижения поставленной цели в устройство введены ключ 4, фильтр 6 верхних частот, умножитель 7, сумматор 8, генераторы 9 и 10 опорных.напряжений, компараторы 11 и !2, преобразователь 13 интервал времени— напряжение, элемент ИЛИ 14, коммутатор 15, модулятор 16 и образованы новые функциональные связи. В описании представлен один из вариантов выполнения преобразователя 13 интервал времени — напряжение. 3 ил.

129869) Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено,цля непрерывного измерения вепичины сопротивления изоляции сетей переменного тока с изолированной нейт-ралью„ находящихся под напряжением

f или обесточенных, и выдачи нормализованного сигнала, например, для систем судовой автоматики и сбора информации. f0

Цель изобретения — уменьшение динамической погрешности измерений.

На фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя сопротивления изоляции; на фиг.2 — напряжение на эквивалентном импедансе изоляции при переходном процессе (a)., требуемая амплитудно-частотная характеристика второго фильтра нижних частот (б), напряжение на выходе фильтра верхних частот (в), требуемая передаточная характеристика первого компаратора (г); на фиг.3 — преобразователь интервалвремени-напряжение.

Устройство содержит контролируемую сеть 1, последовательно соединенные генератор 2 тестового постояннофильтр 3 Hl@KHHx частот, ключ 4, фильтр 5 нюкних частот, 30 фильтр б верхних частот, умножитель

7 и сумматор 8. Генераторы 9 и 10 опорных напряжений, подключенные к первым входам компараторов 11 и 12, преобразователь 13 интервал времени напряжение, элемент ИЛИ 14 и последовательно соединенные коммутатор

15, модулятор 16, трансформатор 17 и демодулятор 18. Первый вход и выход умножителя 7 подключены к вторым вхо- 4 дам соответственно компараторов 11 и 12. Выход элемента ИЛИ 14 подключен к управляющему входу коммутатора

15. Выход контролируемой сети 1 подключен к входу фильтра 5 нижних частот, а выход демодулятора 18 является выходом преобразователя сопротивления изоляции.

Преобразователь 13 интервал времени — напряжение содержит элемент

НЕ 19, RS-триггер 20 с динамическим управлением, генератор 21 опорного напряжения (U0» ), ключ 22, интегратор 23 со сбросом, экспоненциатор

24, делитель 25, устройство 26 выбор- ки и хранения, элемент 27 задержки.

Преобразователь сопротивления изо-, ляции сетей переменного тока работает следующим образом.

При включении напряжения питания на выходе фильтра 5 нижних частот устанавливается нулевое напряжение, Та-,, кое же напряжение устанавливается на выходе фильтра 6 верхних частор, и следовательно, на выходе умножителя 7, Поскольку напряжение на вто" рых входах компараторов 11 и 12 меньше, чем опорные напряжения на их первых входах, на выходах этих .компараторов устанавливаются сигналы логического 0 . Это приводит к замыканию ключа 4, к установлению нулевого напряжения на выходе преобразователя 13 интервал времени †. напряжение и к установлению коммутатора 15 в положение ".2".

Ток Т от генератора 2 через фильтр 3 нижних частот и замкнутый ключ 4 протекает в контролируемую сеть l, вызывая заряд эквивалентной емкости (С„ ) изоляции. Изменение на пряжения HB полном импедансе изоляции передает".,ë на выход фильтра 5 нижних частот. Так как содержание высокочастотных составляющих в спект" ре такого сигнала невелико, то напряжение на выходе фильтра 6 верхних частот также небольшое и меньше величины напряжения U „, генератора

9. В результате уровень сигнала на выходе компаратора 11 не изменяется, ключ 4 остается замкнутым и процесс заряда емкостей изоляции заканчивается установлением на эквивалентном сопротивлении Я и ) изоляции напряжения:

= В. 3 Т.

Изменение напряжения на импедансе изоляции е выхода фильтра 5 нижних частот через коммутатор 15 (находящийся в положении "2"), модулятор 16, трансформатор 17., демодулятор

18 поступает на выход преобразователя. Окончание этого процесса означает, что преобразователь вьппел на рабочий режим.

Пусть в контролируемой сети произошло подключение потребителя с большими емкостями фаэ относительно корпуса. напряжение (без учета сетевой составляющей) на эквивалентном импедансе изоляции в этом случае имеет форму, показанную на фиг ° 2а.

Для того, чтобы обеспечить максимальное подавление переменных составляющих входного сигнала с частотами, кратными сетевой и при этом макси12986 (о с мально сохранить при передаче форму сигнала (фиг.2а3 фильтр 5 нижних частот должен иметь АЧХ вида, изображенного на фиг.2б. Нули его коэффициента . передачи должны располагаться на час- 5 тотах, равных где Uo — K o ToT e oH гармоники сетевого напряжения. 10

С выхода фильтра 5 нижних частот экспоненциальный сигнал поступает на выход фильтра 6 верхних частот, вызывая на его выходе реакцию (U6(t)) вида, показанного на фиг.2в. f5

Компаратор 1! должен обладать передаточной характеристикой с гистереэисом вида, изображенного на фиг.2г,. .Воздействие на его вход сигнала

U<(t) вызывает на его выходе появле- 20 ние импульса длительностью to, отключающего, с помощью ключа 4, на это время генератор 2 от контролируемой сети 1, запускающего преобразователь

13 интервал времени — напряжение и переключающего коммутатор 15 в положение "1", По окончании импульса на выходе преобразователя 13 интервал времени — напряжение появляется и удерживается напряжение 30 иъ

UюЭ Э

" РВ4 где - постоянная времени фильт 64 ра 6 верхних частот. В умножителе 7 формируется напряжение П (Ь), противоположное по знаку напряжению.UЭ(t) фильтра 5 и величины такой, что напряжение на выходе сумматора 8 в(t) в(t) 7( где.U„— значение U, к когорому стремится U<{t) (фиг.2а).

Пока величина напряжения U7(t) больше, чем U „2 на выходе компаратора 12 — сигнал логической "1", а коммутатор 15 (управляемый через элемент 14 ИЛИ) находится в положении "1". Сброс компаратора 12 приводит к сбросу в ноль напряжения и подключению к входу модулятора 16 выхода фильтра 5 нижних частот.

Таким образом, несмотря на то, что в контролируемой сети 1 происходит коммутация потребителя с большими емкостями фаз относительно корпуса и возникает переходный процесс

С ПОСтсяННОй ВрЕМЕНИо иЭ =Ки . C„, 91 4 на выходе преобразователя через время

3 (pe4 м "иэ

+ 3 +с ((, где дм — постоянная времени демодулятора 18, появляется напряжение U s .

Это напряжение несет информацию о R „ и примерно (с погрешностью не более 10-157) равно асимптотическому значению напряжения {Бк), к которому стремится напряжение.

Функция преобразования преобразо». вателя 13 (фиг.3) имеет вид о

Б„ = k ° е где k — - коэффициент, зависящий от постоянной времениь

Преобразователь 13 работает следующим образом

В исходном состоянии на входах преобразователя 13 — сигнал логичес кого "0" с выходов компараторов и 12. На выходе триггера 20 — сигнал логической "1", удерживающий интегратор 23 и устройство 26 выборки и хранения в обнуленном состоянии.

По фронту импульса, поступающего на первый вход преобразователя 13 интервал времени — напряжение, на выходе триггера 20 устанавливается сигнал логического "0", разрешающий работу интевратора 23 и устройства

26 выборки и хранения.

Под воздействием этого же импульса замыкается ключ 22 и интегратор

23 в течение промежутка времени t интегрирует постоянное напряжение

U „,,подаваемое с-генератора 21 опорного напряжения. По окончании этого процесса на выходе интегратора 23 имеется следующее напряжение: о

1 f ta ц ц

2Э () oe3 Olt e иит иит где ь ии — постоянная времени интегратора 23.

Напряжение на выходе экспоненциатора 24

/\

1!онь " Фе4

Uii " Е ц е e "" (е ннт

24

/ qe4

= А — —-/ 1 иЭ л

/, ФВ4 так как t "" в4 fn

1298691

Напряжение на выходе делителя 25

U из

Б

<Р94 рва

Зто напряжение через интервал вре- 5 мени ;, определяемый параметрами элемента 27 задержки, после окончания импульса с выхода компаратора 11 запоминается в устройстве 2б выборки и хранения.

1О

Возврат преобразователя 13 интер-. вал времени — напряжение в исходное состояние происходит по срезу им". пульса, поступающего на второй вход г преобразователя 13 интервал времени — напряжение. При этом также осуществляется обнуление интегратора 23 и устройства 26 выборки и хранения. формула изобретения

Лреобразователь сопротивления изоляции сетей переменного тока с изолированной нейтралью, содержащий генератор тестового постоянного тока„ первый и второй фильтры нижних частот и последовательно соединенные модулятор, трансформатор и демодуля-. тор, при этом первый выход генератора тестового постоянного тока подключен к корпусу, второй выход соединен с входом первого фильтра нижних частот, а выход демодулятора является выходом преобразователя сопротивления изоляции, о т л и ч а ю щ и й- 35 с я тем, что, с целью уменьшейия динамической погренности измерений, в него введены первый и второй генераторы опорных напряжений, первый и второй компараторы, преобразователь интервал времени — напряжение, ключ, элемент ИЛИ и посг.едовательно соединенные фильтр верхних частот, умножитель, сумматор и коммутатор, при этом второй вход коммутатора объеди нйн с входом фильтра верхних частот и вторым входом сумматора и подключен к выходу второго фильтра нижних частот, вход которого через ключ подключен к выходу первого фильтра нижних частот, выходы первого и второго генераторов опорных напряжений соединены с первыми входами соответственно первсго и второго компаратоpoí, вторые входы которых подключены соответственно к первому входу и выходу умножителя, выход первого комнаратора соединен с управляющим входом ключа, входом запуска преобразователя интервал времени — напряжение и с первым входом элемента ИЛИ, выход второго компаратора соединен с. вторым входом элемента ИЛИ и с входом обнуления преобразователя интервал времени — напряжение, выход которого подключен к второму входу умножителя, а выход элемента ИЛИ подключен к управляющему входу коммутатора, выход которого соединен с входом модулятора.

)298691 о и11 >t

Составитель И,Михалев

Техред К.Попович Корректор А. Зимокосов

Редактор Н:.Бобкова Заказ 885/48 Тираж 731 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4