способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство его реализации

Классы МПК:G01R27/16 для измерения полного сопротивления элемента или цепи, через которые проходит ток от другого источника, например сопротивления кабеля, линии электропередачи 
G01R31/02 испытание электрической аппаратуры, линий и элементов на короткое замыкание, обрыв, утечку или неправильное соединение 
Автор(ы):,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-06-05
публикация патента:

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к автоматизированным системам контроля электрического сопротивления и прочности изоляции, и может быть использовано при контроле сопротивления изоляции электрических цепей электро- и радиотехнических изделий. Способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство для измерения электрического сопротивления изоляции предполагают вначале измерение сопротивления R1 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной, затем измерение сопротивления R2 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной с подключенным к ней отдельным контактом и по результатам измерений определение сопротивления и прочности изоляции. Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции содержит измеритель сопротивлений, первую и вторую группу из n ключей, блок управления, включающий в себя запоминающее устройство, процессор и программируемую логическую интегральную схему. За счет такой реализации и учета сопротивления утечки средств измерения достигается увеличение точности измерения сопротивления и прочности изоляции и расширение функциональных возможностей, позволяющих вести измерения в автоматическом режиме. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил. способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096

способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096 способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096

Формула изобретения

1. Способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом, включающий измерение сопротивления между первой и второй шинами с использованием заданного напряжения UИЗ, отличающийся тем, что вначале измеряют сопротивление R1 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной, затем измеряют сопротивление R2 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной с подключенным к ней отдельным контактом и по результатам измерений определяют сопротивление изоляции RИЗ между группой объединенных контактов и отдельным контактом в виде RИЗ=(R 1·R2)/R1-R2), а оценку прочности изоляции проводят путем сравнения фактического тока утечки IУТ=UИЗ/RИЗ с допустимым, определяющим заданную прочность изоляции.

2. Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции по п.1, содержащее первую и вторую шины измерения, блок управления и первую группу из n (n=1, 2, 3 способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096 ) ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с соответствующей входной цепью группы из n входных цепей, отличающееся тем, что в него дополнительно введены измеритель сопротивлений и вторая группа из n ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с соответствующей входной цепью группы из n входных цепей, выходы ключей второй группы соединены со второй шиной измерения универсального измерителя сопротивлений, первая шина измерения которого соединена с выходами ключей первой группы, входы управления ключей первой и второй групп соединены с соответствующими выходами блока управления, информационный вход которого соединен с выходом измерителя сопротивлений.

3. Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции по п.2, отличающееся тем, что блок управления содержит устройство ввода информации, процессор, запоминающее устройство и программируемую логическую интегральную схему, выходы которой являются выходами сигналов управления ключами, а шины ввода-вывода информации запоминающего устройства, программируемой логической интегральной схемы и устройства ввода информации соединены с соответствующими шинами процессора, при этом вход устройства ввода информации является информационным входом блока управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к автоматизированным системам контроля электрического сопротивления изоляции в аппаратуре, где содержится большое число электрически разобщенных цепей, связь между которыми недопустима, и может быть использовано при контроле сопротивления и прочности изоляции этих электрических цепей электро- и радиотехнических изделий.

Известен способ измерения электрического сопротивления изоляции, основанный на измерении сопротивления между первой и второй шинами [1].

Недостаток этого способа состоит в том, что он не позволяет проводить измерения между группой контактов и отдельным контактом, не учитывает сопротивления утечки средств измерения и не предусматривает возможность проведения измерений в автоматическом режиме.

Известно устройство для измерения электрического сопротивления изоляции [1], содержащее первую и вторую шины измерения, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь и блок управления.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не позволяет проводить измерения между группой контактов и отдельным контактом, не учитывает сопротивления утечки средств измерения и не предусматривает возможность проведения измерений в автоматическом режиме.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом является способ, реализованный в [2], включающий измерение сопротивления между первой и второй шинами с использованием заданного напряжения UИЗ.

Недостаток этого способа состоит в том, что он не учитывает сопротивление утечки средств измерения и не предполагает проведение измерений в автоматическом режиме.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству измерения электрического сопротивления изоляции является устройство [2], содержащее первую и вторую шины измерения, блок управления и первую группу из n (n=1, 2, способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096 ) ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с соответствующей входной цепью из n цепей.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не учитывает сопротивление утечки средств измерения и не предполагает проведение измерений в автоматическом режиме.

Задача изобретения - повышение точности измерения электрического сопротивления изоляции за счет определения и учета сопротивления утечки средств измерения, и, как следствие, увеличение точности определения прочности изоляции, и расширение функциональных возможностей за счет проведения измерений в автоматическом режиме.

Решение этой задачи достигается тем, что способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом, включающий измерение сопротивления между первой и второй шинами с использованием заданного напряжения UИЗ, предполагает вначале измерение сопротивления R1 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной, затем измерение сопротивления R2 между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной с подключенным к ней отдельным контактом и определение по результатам измерений сопротивления изоляции RИЗ между группой объединенных контактов и отдельным контактом в виде RИЗ=(R 1·R2)/(R1-R2), а оценку прочности изоляции проводят путем сравнения фактического тока утечки IУТ=UИЗ/RИЗ с допустимым, определяющим заданную прочность изоляции.

В устройство для измерения электрического сопротивления изоляции, содержащее первую и вторую шины измерения, блок управления и первую группу из n (n=1, 2, способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096 ) ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с соответствующей входной цепью группы из n входных цепей, дополнительно введены измеритель сопротивлений и вторая группа из n ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с соответствующей входной цепью группы из n входных цепей, выходы ключей второй группы соединены со второй шиной измерения измерителя сопротивлений, первая шина измерения которого соединена с выходами ключей первой группы, входы управления ключей первой и второй групп соединены с соответствующими выходами блока управления, информационный вход которого соединен с выходом измерителя сопротивлений.

Блок управления содержит устройство ввода информации, процессор, запоминающее устройство и программируемую логическую интегральную схему, выходы которой являются выходами сигналов управления ключами, а шины ввода-вывода информации запоминающего устройства, программируемой логической интегральной схемы и устройства ввода информации соединены с соответствующими шинами процессора, при этом, вход устройства ввода информации является информационным входом блока управления.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для измерения электрического сопротивления изоляции, реализующая способ измерения сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом. На схеме фиг.1: 1 - первая шина измерения, 2 - вторая шина измерения, 3 - измеритель сопротивления, 4 - блок управления, 5 - первая группа из n ключей, 6 - вторая группа из n ключей, 7 - группа из n входных цепей, 8 - информационный вход блока управления, 91, 9 2, способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096 9n - выходы сигналов управления ключами первой группы, 101, 102, способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096 10n - выходы сигналов управления ключами второй группы.

На фиг.2 приведена блок-схема блока управления.

На схеме фиг.2: 11 - устройство ввода информации, 12 - процессор, 13 - запоминающее устройство, 14 - программируемая логическая интегральная схема.

В предлагаемом устройстве первая шина измерения 1 соединена с первым входом измерителя сопротивлений 3 и с выходами ключей первой группы из n ключей 5, вторая шина измерения 2 соединена со вторым входом измерителя сопротивлений 3 и с выходами ключей второй группы из n ключей 6. Сигнальные входы первой 5 и второй 6 групп из n ключей соединены между собой и с соответствующей входной цепью группы из n входных цепей 7, входы управления ключей первой 5 и второй 6 групп из n ключей соединены с соответствующими выходами блока управления 4, информационный вход которого соединен с выходом измерителя сопротивления 3.

На схеме фиг.2 шины ввода-вывода информации запоминающего устройства 13, программируемой логической интегральной схемы 14 и устройства ввода информации 11 соединены с соответствующими шинами процессора 12, выходы 91, 92, способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096 9n и 101, 102, способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096 10n программируемой логической интегральной схемы 14 являются выходами сигналов управления ключами первой 5 и второй 6 групп из п ключей. Вход 8 устройства ввода информации 11 является информационным входом блока управления 4.

Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции, реализующее способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом работает следующим образом.

Пусть, например, требуется определить сопротивление и прочность изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом, причем группу объединенных контактов составляют входные цепи 71, 73, 75 , 78, а отдельным контактом является входная цепь 72. В запоминающем устройстве 13 (фиг.2) хранится массив данных, определяющий порядок и последовательность работы процессора 12 в части управления программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС) 14 и приема информации от измерителя сопротивлений 3.

В рассматриваемом случае процессор 12 и ПЛИС 14 формируют на выходах 91, 93, 95 5, 98 блока управления 4 сигналы, открывающие соответственно ключи 51, 53, 55, 58 первой группы из n ключей 5, образуя группу объединенных контактов и подключая ее к первой шине измерения 1. Далее процессор 12 формирует сигнал на проведение измерения сопротивления R 1 измерителем сопротивлений 3 между первой 1 и второй 2 шинами и регистрирует это измерение. Затем процессор 12 и ПЛИС 14 формируют выходной сигнал 10 г блока управления 4, открывающий ключ 62 второй группы из n ключей 6, подключая входную цепь 72 ко второй шине измерения 2. Далее процессор 12 формирует сигнал по информационному входу блока управления 8 (например, ком. порту RS-232) на проведение измерения сопротивления R2 измерителем сопротивлений 3 между первой 1 и второй 2 шинами и регистрирует это измерение.

Сопротивление R2 является результатом измерения параллельно соединенных сопротивлений R1 и определяемого сопротивления изоляции Риз между группой объединенных контактов и отдельным контактом. Исходя из этого, сопротивление между группой объединенных контактов и отдельным контактом будет равно

способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096

Прочность изоляции определяется допустимым током утечки IУТ этой цепи при подаче на эту цепь заданного напряжения UИЗ. Измерение прочности изоляции проводится по методике (1), при этом измерения сопротивлений проводятся измерителем сопротивлений 3 при заданном измерительном напряжении UИЗ. Ток утечки определяют в виде

способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096

Если определенный согласно (2) ток утечки IУТ меньше заданного допустимого тока, то измеряемая цепь обладает заданной прочностью изоляции.

Рассматриваемое устройство измерения электрического сопротивления изоляции может в автоматическом режиме проводить измерения между любыми группами объединенных контактов в соответствии с описанными выше правилами. Для этого достаточно в запоминающее устройство 13 занести необходимый массив данных, определяющий каждую группу объединенных контактов и каждый отдельный контакт.

Сравним по точности известное устройство [2] и предлагаемое устройство, реализующее предлагаемый способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом. Известное устройство [2] не учитывает сопротивление утечки средств измерения, а оно может быть соизмеримым с сопротивлением изоляции измеряемых цепей. Если, например, сопротивление средств измерения R 1 равно 50 Мом, а сопротивление изоляции измеряемой цепи RИЗ равно 20 Мом, то измеренное известным способом сопротивление изоляции RИЗ1 будет равно 14,3 Мом. Погрешность измерения

способ измерения электрического сопротивления изоляции между   группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство   его реализации, патент № 2514096 =(RИЗ-RИЗ1)/RИЗ·100(%)=28,6%.

Аналогичная погрешность будет и при определении прочности изоляции известным способом.

Таким образом, предлагаемый способ измерения сопротивления изоляции обладает более высокой точностью.

Известное устройство [2] не позволяет измерять сопротивление между любой группой объединенных контактов и любым отдельным контактом в автоматическом режиме. Предлагаемый способ и устройство может в автоматическом режиме проводить измерения сопротивления изоляции между любыми группами объединенных контактов и отдельным контактом, что расширяет функциональные возможности.

Предлагаемая совокупность признаков в рассмотренных авторами решениях не встречалась для решения поставленной задачи и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". В качестве элементов для реализации устройства могут быть использованы стандартные ключи, универсальные измерители сопротивлений, например, GPT-735A, программируемые логические интегральные схемы, например, EP 2C5Q208C8, запоминающие устройства, процессоры.

Литература

1. Патент Российской Федерации № 2377580, кл. G01R 27/16, 2009 г.

2. Патент Российской Федерации № 2230332.

Класс G01R27/16 для измерения полного сопротивления элемента или цепи, через которые проходит ток от другого источника, например сопротивления кабеля, линии электропередачи 

устройство для непрерывного контроля сопротивления изоляции кабеля -  патент 2510033 (20.03.2014)
многоканальное устройство для измерения сопротивления изоляции в жгутах и кабелях -  патент 2507523 (20.02.2014)
способ измерения сопротивления изоляции рельсовой линии -  патент 2484485 (10.06.2013)
способ диагностики электрических цепей с переменной структурой -  патент 2453855 (20.06.2012)
устройство и способ для определения электрических параметров -  патент 2437108 (20.12.2011)
способ контроля электрического сопротивления изоляции взрывоопасных объектов -  патент 2433415 (10.11.2011)
преобразователь приращения сопротивления резистивного датчика в напряжение -  патент 2431854 (20.10.2011)
способ определения удельного электрического сопротивления поверхностного слоя материала -  патент 2426137 (10.08.2011)
измеритель электрического сопротивления изоляции -  патент 2425388 (27.07.2011)
устройство для бесконтактного измерения удельного сопротивления кремниевого сырья -  патент 2421742 (20.06.2011)

Класс G01R31/02 испытание электрической аппаратуры, линий и элементов на короткое замыкание, обрыв, утечку или неправильное соединение 

быстродействующая дистанционная защита для сетей энергоснабжения -  патент 2529773 (27.09.2014)
многофункциональное устройство проверки рабочих параметров лопастей винтов вертолета -  патент 2529451 (27.09.2014)
способ диагностирования технического состояния высоковольтного трансформатора напряжения в сети генераторного напряжения электростанции -  патент 2525165 (10.08.2014)
способ испытаний микропроцессорной системы управления двигателем автотранспортного средства на восприимчивость к электромагнитному излучению грозового разряда -  патент 2514316 (27.04.2014)
способ электрошумовой диагностики высоковольтного оборудования -  патент 2511607 (10.04.2014)
система мониторинга автоматических регуляторов возбуждения и систем возбуждения генераторов электростанции -  патент 2509333 (10.03.2014)
устройство автоматизированного управления полупроводниковыми элементами мостового выпрямителя -  патент 2506625 (10.02.2014)
способ испытания силовых трансформаторов от сети на стойкость к токам короткого замыкания -  патент 2506600 (10.02.2014)
устройство для испытаний электронных компонентов в полосковом тракте -  патент 2498329 (10.11.2013)
способ управления автоматическим повторным включением выключателя фидера с контролем короткого замыкания в контактной сети -  патент 2498328 (10.11.2013)
Наверх