устройство для измерения и контроля сопротивления изоляции электрической цепи

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ, содержащее диодный мост, установленный в цепи питания устройства, датчик тока, исполнительный преобразователь, разделительный трансформатор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля и снижения материальных и энергозатрат на его осуществление, в качестве датчика тока использован генератор, выполненный на приборе с отрицательным дифференциальным сопротивлением в виде негатрона, который подключен положительным полюсом через диодный мост и свой токоограничивающий резистор к первому выводу цепи питания устройства, а второй отрицательный полюс негатрона через диодный мост подключен к первому выводу контролируемой цепи, при этом выход датчика соединен с исполнительным преобразователем через упомянутый разделительный трансформатор.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для контроля и измерения сопротивления изоляции электрической сети с заземленной нейтралью.

Целью изобретения является повышение надежности контроля и снижение материальных и энергозатрат на его осуществление.

На чертеже показана схема устройства для измерения и контроля сопротивления изоляции электрической сети.

Устройство содержит выпрямительный (диодный) мост 1, датчик 2 тока, разделительный трансформатор 3, исполнительный преобразователь 4 и пускорегулирующую аппаратуру 5, например магнитный пускатель. Кроме того, на чертеже показаны объект 6 контроля (например, электродвигатель) и источник 7 питания (сеть с заземленной нейтралью).

Диодный мост 1 одной выходной диагональю связан с входами негатрона, при этом выводы второй входной диагонали играют роль выводов цепи питания устройства, один из выводов второй диагонали связан с клеммой защищаемого электрооборудования 6, а второй вывод второй диагонали диодного моста через токоограничивающий резистор 8 связан с одним из выводов источника 7 питания.

Датчик 2 тока включает в себя негатрон (состоящий из транзистора 9, работающего в лавинном режиме, резисторов 8 и 10 и конденсатора 11), токоограничивающий резистор 12 и первичную обмотку разделительного трансформатора 3. Плюс диодного моста связан с коллектором транзистора 9 и конденсатором 11, минус - с эмиттером транзистора 9, резистором 10 и первичной обмоткой разделительного трансформатора 3. Резистор 10 шунтирует переход база-эмиттер транзистора 9. Параллельно переходу коллектор-эмиттер транзистора 9 подключена последовательная цепь: конденсатор 11 - резистор 12 - первичная обмотка трансформатора 3.

Принцип работы генератора на негатроне заключается в следующем. При Е_п = const через ограничивающий резистор R на конденсаторе С накапливается заряд и поднимается напряжение. Когда оно достигает напряжения пробоя негатрона, на выходе схемы появляется импульс. Частота импульсов определяется скоростью заряда конденсатора, а она - номинальным значением ограничивающего резистора R; чем выше номинал резистора R, тем ниже частота генерации. Если в схеме существует утечка заряда конденсатора (организованная или естественная), то при некотором критическом значении резистора R генерация прекращается, так как напряжение на конденсаторе С не достигает уровня пробоя негатрона.

Если в качестве токоограничивающего резистора использовать сопротивление изоляции электроустановки, то каждому значению сопротивления изоляции соответствует определенная частота генерации

f_r = F(R_из).

Измеряя эту частоту или преобразуя ее в другие физические величины и измеряя их, можно косвенно измерять сопротивление изоляции электроустановки (электрической цепи).

Функциональное назначение элементов датчика тока. Резистор 8 является токоограничивающим для негатрона (обеспечивает защиту негатрона от чрезмерно большого тока), кроме того, вместе с резистором 10 задает режим работы негатрона (задают уровень сопротивления изоляции, при котором начинается генерация сигналов - работа негатрона). Конденсатор 11 в совокупности с резисторами 8, 10, 12 задает частоту работы негатрона датчика тока. Резистор 12 ограничивает величину тока разряда конденсатора 11. Разделительный трансформатор 3 обеспечивает связь датчика тока с исполнительным преобразователем 4. Конструктивно этот узел представляет собой импульсный трансформатор. Исполнительный преобразователь 4 представляет собой электронное реле (содержащее резисторы 13-17, тиристор 18, светодиод 19, диод 20, транзистор 21, конденсаторы 22, 23, симистор 24 и трансформатор 25), основу которого составляет негатрон (включает в себя транзистор 21, резистор 15-17 и конденсатор 22).

Вторичная обмотка разделительного трансформатора 3 через выпрямительный диод 26 и токозадающий резистор 27 связана с переходом управляющий электрод - катод тиристора 18 и вторым токозадающим резистором 13. Конденсатор 28 связан с катодом выпрямительного диода 26. Анод тиристора 18 через светодиод 19 связан с выводами резисторов 14 и 17, коллектором транзистора 21, работающего в лавинном режиме, и конденсатором 22. Параллельно переходу коллектор - эмиттер транзистора 21 подключена последовательная цепь: конденсатор 22 - резистор 16 - первичная обмотка трансформатора 25. Второй вывод резистора 17 связан с конденсатором 23 и катодом выпрямительного диода 20. Вторым выводом резистор 14 соединен с первым выводом нормально открытой кнопки К 1, второй вывод которой соединен с базовым резистором 15 и базой транзистора 21. Вторичная обмотка трансформатора 25 подключена параллельно управляющему переходу симистора 24, который включен последовательно с катушкой 29 пускателя 5. Питание сети электронного реле подводится через выводы 30 на анод выпрямительного диода 20 и через вывод, который общим проводом связан с резисторами 13, 15, 16 с конденсаторами 28 и 23, с эмиттером транзистора 21, с вторичной обмоткой трансформатора 3 и первичной обмоткой разделительного трансформатора 25.

Функциональное назначение элементов схемы. Резисторы 27 и 13 являются токозадающими элементами для тиристора 18, который принимает сигнал с негатрона датчика 2 тока для выключения негатрона исполнительного преобразователя 4. Светодиод 19 - индикатор срабатывания защиты. (Появление (наличие) светового сигнала свидетельствует о низком сопротивлении изоляции контролируемой электросети). Резистор 14 является токоограничивающим - ограничивает ток базы транзистора 21. Резистор 15 задает режим работы негатрона (вместе с резистором 17) исполнительного преобразователя 4. Конденсатор 22 задает частоту работы негатрона исполнительного преобразователя. Конденсатор 23 - фильтр постоянного тока. Конденсатор 28 - накопительный, напряжение на котором создает ток включения тиристора 18. Трансформатор 25 - разделительный, передает импульсную последовательность на управляющий переход симистора 24 (является управляемым электронным контактом в цепи питания катушки магнитного пускателя). Цепь, включающая, последовательно установленные опорный резистор 31 и кнопку К2, обеспечивает контроль работоспособности схемы.

Предлагаемый способ осуществляется в следующем порядке.

Режим работы устройства задается резисторами 8 и 10 и зависит от величины сопротивления контролируемой изоляции R_из. При этом величины сопротивления резисторов 8 и 10 подбирают такими, чтобы по достижении заданного уровня сопротивления изоляции R_доп негатрон начинал генерацию импульсов. Если R_из. > R_доп., импульс на транзисторе 9 не генерируется, при этом генератор на транзисторе 21 генерирует импульсы управления симистором 24, который включается одновременно с нажатием кнопки "Пуск" магнитного пускателя 5. При снижении сопротивления изоляции до R_из. R_доп. возникает генерация импульсов на транзисторе 9, которые через разделительный трансформатор 3 подаются на тиристор 18. Тиристор 18, включаясь, шунтирует транзистор 21, в результате чего его генерация прекращается. Тем самым прекращается поступление управляющих импульсов на симистор 24 и включение пускателя 5 кнопкой КМ становится невозможно.

Одновременно при включении тиристора 18 загорается светодиод 19, сигнализируя о пониженном сопротивлении изоляции электрической цепи. Кнопка К1 (нормально разомкнутый контакт) служит для сброса защиты после срабатывания.

Изобретение позволяет осуществить оперативный и надежный контроль и измерение сопротивления электрической цепи. Ожидаемый экономический эффект состоит в следующем: высокая эксплуатационная надежность заявляемого технического решения и возможность проведения автоматического контроля сопротивления электрической цепи позволяют сократить время и затраты электроэнергии для этой операции. Кроме того, повышается надежность контроля сопротивления электрической цепи, так как элементы схемы работают в щадящем режиме, в схеме отсутствуют электро-механические элементы. Одним из определяющих факторов надежности является непосредственное преобразование измеряемой величины в импульсную последовательность, удобную для цифровой обработки, что согласуется с современными способами обработки информации. Заявляемое устройство обладает высоким быстродействием за счет высокой частоты генерации. Оно легко сопрягается с системами с цифровой обработкой данных.