Устройство контроля состояния изоляции электрооборудования
Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при эксплуатации электрооборудования во время проведения профилактического обслуживания и диагностических проверок состояния изоляции электрических машин и аппаратов и прогнозирования ее остаточного ресурса в условиях сельскохозяйственного производства.
Задача - упрощение схемы и конструкции устройства, снижение массогабаритных показателей, повышение удобства, надежности и эффективности применения для контроля сопротивления изоляции при техобслуживании электрооборудования в эксплуатационных условиях сельскохозяйственного производства.
В результате использования полезной модели упрощается электрическая схема, появляется возможность использования в эксплуатационных условиях сельскохозяйственного производства.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве контроля состояния изоляции электроборудования, содержащем источник питания, генератор испытательного напряжения, компаратор и измерительную систему, генератор тестового напряжения содержит последовательно соединенные высокочастотный преобразователь, повышающий трансформатор и стабилизированный выпрямитель с индикатором сигнала тестового напряжения, выход которого проводом с первым измерительным щупом подключен к первому концу измеряемой цепи сопротивления изоляции, второй конец которой вторым щупом соединен с входом согласующего устройства, выход которого соединен с входом компаратора, к пяти выходам которого подключен блок индикации контролируемого параметра, соединенного с источником питания и имеющего пять светодиодов, соответствующих различным значениям сопротивления изоляции измеряемой цепи, причем первый выход компаратора, соответствующий минимальному значению сопротивления изоляции дополнительно соединен с виброреле, а источник питания соединен с зарядным устройством и, через возвратную кнопку включения, с индикатором разряда источника питания и зарядным устройством, размещенных в общем изолированном корпусе, при этом нижняя часть его корпуса снабжена рукояткой для удержания, на которой расположена кнопка включения, причем рукоятка расположена под углом 45-60 градусов к оси корпуса, первый измерительный щуп выполнен из изолированного жесткого металлического стержня с заостренным не изолированным наконечником-иглой и прочно соединенным с корпусом через первый контактный разъем, причем соединение может быть резьбовым, а второй измерительный щуп выполнен в виде металлического наконечника с изолированным держателем и соединен гибким изолированным проводником со вторым разъемом корпуса, причем оба измерительных щупа выполнены съемными.
Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при эксплуатации электрооборудования во время проведения профилактического обслуживания и диагностических проверок состояния изоляции электрических машин и аппаратов и прогнозирования ее остаточного ресурса в условиях сельскохозяйственного производства.
Известно переносное устройство для изменения и контроля сопротивления изоляции обмоток электрических машин и аппаратов - мегаомметр, который содержит встроенный электромеханический генератор переменного тока, выпрямитель, измерительный механизм и вспомогательные элементы (См., например, книгу «Справочник по электроизмерительным приборам», под ред. К.К.Клюнина. Изд. 2-е, перераб. и доп. - Л. Энергия, 1977, с.462, 484).
Недостатком устройства является наличие ручного привода генератора с необходимостью равномерного вращения со строго определенным числом оборотов в единицу времени, а также необходимость размещения прибора на устойчивой горизонтальной подставке. Прибор имеет сложную схему исполнения, высокую стоимость, громоздок и массивен, а стрелочная измерительная система инерционна и чувствительна к толчкам и внешним воздействиям. Высокие массогабаритные и стоимостные показатели, неудобство использования в эксплуатационных условиях вызывает определенные трудности при применении прибора у персонала электротехнических служб сельскохозяйственных предприятий и владельцев фермерских хозяйств.
Известно устройство для приблизительного контроля электрических цепей, содержащее внутренний источник питания, заряжаемый во время работы, пять светодиодов и стабилитронов и два малогабаритных герметичных реле. При контроле электрических цепей высвечивается определенный светодиод, а также подается звуковой сигнал. (См. а.с. СССР 
1800407, БИ 9 по кл. G01K 31.02. Устройство для контроля электрических цепей).
Недостатком этого устройства является не возможность контроля электрических целей, содержащих контролируемое сопротивление изоляции.
Известно устройство для контроля качества электрической изоляции, содержащее источник испытательного напряжения, масштабный преобразователь напряжения, вольтметр, суммирующие усилители, устройства слежения-хранения сигнала и индикатор. Устройство позволяет учитывать наличие частичных разрядов в изоляции, прогнозировать остающийся ресурс изоляции на основании полученных данных при высокой точности и объективности измерений. (См. например, патент РФ 2122215 по кл. G01R 27/02, 1998, БИ 32. Устройство для контроля качества электрической изоляции).
Недостатком устройства является сложность электрической схемы конструкции, наличие большого количества дорогостоящих элементов и высокая стоимость устройства, а также невозможность использования в эксплуатационных условиях сельскохозяйственного производства.
Задача - упрощение схемы и конструкции устройства, снижение массогабаритных показателей, повышение удобства, надежности и эффективности применения для контроля сопротивления изоляции при техобслуживании электрооборудования в эксплуатационных условиях сельскохозяйственного производства.
В результате использования полезной модели упрощается электрическая схема, появляется возможность использования в эксплуатационных условиях сельскохозяйственного производства.
Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве контроля состояния изоляции электроборудования, содержащем источник питания, генератор испытательного напряжения, компаратор и измерительную систему, генератор тестового напряжения содержит последовательно соединенные высокочастотный преобразователь, повышающий трансформатор и стабилизированный выпрямитель с индикатором сигнала тестового напряжения, выход которого проводом с первым измерительным щупом подключен к первому концу измеряемой цепи сопротивления изоляции, второй конец которой вторым щупом соединен с входом согласующего устройства, выход которого соединен с входом компаратора, к пяти выходам которого подключен блок индикации контролируемого параметра, соединенного с источником питания и имеющего пять светодиодов, соответствующих различным значениям сопротивления изоляции измеряемой цепи, причем первый выход компаратора, соответствующий минимальному значению сопротивления изоляции дополнительно соединен с виброреле, а источник питания соединен с зарядным устройством и, через возвратную кнопку включения, с индикатором разряда источника питания и зарядным устройством, размещенных в общем изолированном корпусе, при этом нижняя часть его корпуса снабжена рукояткой для удержания, на которой расположена кнопка включения, причем рукоятка расположена под углом 45-60 градусов к оси корпуса, первый измерительный щуп выполнен из изолированного жесткого металлического стержня с заостренным не изолированным наконечником-иглой и прочно соединенным с корпусом через первый контактный разъем, причем соединение может быть резьбовым, а второй измерительный щуп выполнен в виде металлического наконечника с изолированным держателем и соединен гибким изолированным проводником со вторым разъемом корпуса, причем оба измерительных щупа выполнены съемными.
Результат достигается также тем, что в устройстве первый жесткий измерительный щуп выполнен вдвигающимся внутрь корпуса и выдвигающимся с фиксацией в разъеме при рабочем положении.
В устройстве первый жесткий измерительный щуп выполнен закрепленным на корпусе на подвижном шарнире с возможностью складывания щупа в нерабочем положении и примыкания к корпусу с фиксацией в рабочем положении.
На фиг.1, представлена схема устройства контроля состояния электрической изоляции электрооборудования в эксплуатационных условиях.
Устройство содержит блок питания 1, с автономным источником питания 2, зарядным устройством 3, кнопкой включения 4 и индикатором разряда 5, который соединен с генератором тестового напряжения 6, содержащим последовательно соединенные высокочастотный преобразователь 7, повышающий трансформатор 8 и стабилизированный выпрямитель 9 с индикатором 10 сигнала тестового напряжения, выход которого через щуп 11 соединен с одним концом измеряемой цепи 12, второй конец которой, щупом 13 соединен с входом согласующего устройства 14, выход которого соединен с компаратором 15, к пяти выходам которого подключен блок индикации 16, имеющий пять светодиодов 17, по диапазонам фиксированных значений сопротивления изоляции 0,5; 1,0; 3,0; 10; 30 МОм, который через кнопку включения 4 соединен с источником питания 2, при этом к первому выходу компаратора 15, соответствующему минимально допустимому значению сопротивления изоляции, подключено также малогабаритное виброреле 18.
Устройство работает следующим образом.
Электрическая энергия от автономного источника 2 блока питания 1 подается через кнопку включения 4 на вход генератора тестового напряжения 6, где сначала преобразуется по частоте высокочастотным блоком 7, повышается по напряжению до 500 В повышающим трансформатором 8 и после блока выпрямления и стабилизации 9, постоянное стабилизированное тестовое напряжение 500 В подается через первый щуп 11 в измеряемую цепь 12. Второй конец измеряемой цепи 12, подключенный к второму щупу 13, соединен через согласующее устройство 14 с входом компаратора 15, устанавливающего для каждого выхода заданный порог срабатывания в зависимости от величины контролируемого параметра, которым является сопротивление изоляции электрооборудования.
Компаратор 15 сравнивает поступающий от согласующего устройства 14 сигнал, соответствующий величине сопротивления изоляции измеряемой цепи 12 и через свои выходы высвечивает соответствующие индикаторы-светодиоды 17 блока индикации 16, по диапазонам фиксированных значений сопротивления изоляции равных 0,5; 1,0; 3,0; 10; 30 МОм. При снижении сопротивления изоляции до 0,5 МОм высвечивается связанный с первым выходом компаратора 15, соответствующий светодиод 17 блока индикации 16, а также срабатывает соединенное с первым выходом компаратора 15 виброреле 18 и подается звуковой сигнал. В процессе контроля, по мере снижения сопротивления изоляции эксплуатируемой электроустановки происходит заполнение светодиодной шкалы блока индикации 16. При снижении напряжения источника питания 2 ниже допустимого значения срабатывает индикатор разряда 5.
На фиг.2 представлен общий вид устройства в корпусе с расположенными на лицевой панели кнопкой управления и индикаторами.
На фиг.3 представлен общий вид устройства, выполненного в корпусе с рукояткой и жестким щупом.
На фиг.4 представлен общий вид устройства, выполненного в корпусе с рукояткой, расположенной под углом к оси корпуса и жесткого щупа.
В варианте согласно фиг.2, устройство выполнено в изолированном корпусе 19, имеющем два разъема 20 для подсоединения двух измерительных щупов 11 и 13 с гибкими изолированными проводами и держателями, которые на концах снабжены зажимами для подключения к измеряемому объекту, например, к одному из выводов клеммной коробки электродвигателя и его корпусу. На лицевой панели корпуса установлена кнопка включения питания 4, индикатор разряда 5, индикатор сигнала тестового напряжения 10, а также разъем 21 для подключения внешнего питания напряжением 9 В постоянного тока.
В другом варианте, согласно фиг.3 и 4, устройство выполнено в изолированном корпусе 19 с рукояткой 22, удобной для удержания, имеющем два разъема 20 для установки двух измерительных щупов. К одному разъему 20, расположенному на корпусе 19, гибким проводником подключается измерительный щуп с изолированным держателем 23 и наконечником 24, а в другой разъем 20 устанавливается стержневой измерительный щуп 25, выполненный из жесткого металлического стержня, покрытого изоляционным материалом, с заостренным неизолированным наконечником 24. Оба щупа выполнены съемными, причем длина жесткого щупа может составлять 120-150 мм, а длина гибкого провода с держателем и наконечником - 400-500 мм. На лицевой панели устройства расположены упомянутые индикаторы контроля изоляции 17, индикатор разряда 5, индикатор тестового напряжения 10 и кнопка управления 4.
Согласно фиг.4, устройство выполнено в корпусе с рукояткой 22, расположенной под углом 45-60 градусов к оси жесткого щупа 25, кнопка включения 4 расположена под корпусом 19 в верхней части рукоятки 22. При этом в рукоятке 22 размещают весь блок питания 1, что позволяет значительно уменьшить размеры корпуса 19 и улучшить эксплуатационные свойства устройства.
При проведении контрольных измерений устройство за рукоятку держат в правой руке, прикасаясь при этом стержневым измерительным щупом к одной части измеряемой цепи (например, корпусу электродвигателя), а левой рукой другим щупом из гибкого провода с держателем касаются второго конца измеряемой цепи (например, одного из выводов обмоток статора на клеммной коробке электродвигателя) или подсоединяют щуп при помощи зажима. Кнопку включения следует нажимать большим пальцем правой руки при верхнем ее расположении на рукоятке или указательным пальцем при нижнем ее расположении. Номинальный режим работы устройства - кратковременный в процессе периодических измерений.
Проверка готовности прибора к работе осуществляется нажатием кнопки 4 «Контроль Rиз» при неподключенных щупах, при этом должен загореться светодиод 5 «Батарея» и неоновая лампа индикатора 10 с надписью «500 В». При подключении измерительных щупов к контролируемой цепи 12, состоящей из проверяемой обмотки статора и корпуса электродвигателя, и нажатии кнопки «Контроль Rиз», контролируемая цепь 12 подключается последовательно к измерительной части схемы устройства. Компаратор 15 отслеживает величину поступающего сигнала, выделяет на выходе сигнал, который соответствует значению сопротивления измеряемой цепи Rиз или превышает его и высвечивает соответствующий светодиод на блоке индикации 16. Если при нажатии кнопки светятся все светодиоды 17, а индикатор 10 с неоновой лампой и надписью «500 В» не горит, то в измеряемой цепи короткое замыкание или ее сопротивление ниже 0,1 МОм.
Смонтированное устройство простое по конструкции и удобное в использовании, выполнено в корпусе из изолирующего материала, на лицевой панели которого кроме шести светодиодов и одного неонового индикатора расположена всего одна кнопка управления - «Контроль Rиз».
Смонтированное устройство выполнено портативным, имеет минимальные массогабаритные показатели. Питание осуществляется от аккумуляторов 9-12 В с возможностью их подзарядки или от сети 220 В через адаптер, что целесообразно при периодическом использовании в стационарных условиях, например, в электроцехе или мастерской сельхозпредприятия, для проверки электродвигателей перед установкой их на технологическое оборудование при замене вышедших из строя.
В условиях реальной эксплуатации для сельского электрика не всегда требуется знать точное значение сопротивления изоляции электроустановок, а вполне достаточной является информация о том, на каком уровне в известных пределах находится сопротивление изоляции, и не снизилось ли его значение ниже допустимых 0,5 МОм. Разработанное устройство дает такую информацию, а отсутствие точной и сложной измерительной системы значительно упрощает конструкцию устройства, снижает его массогабаритные показатели и стоимость. При этом компаратор может быть настроен на срабатывание при других значениях контролируемого сопротивления изоляции электрооборудования в зависимости, например, от скорости износа изоляции, режимов работы и условий окружающей среды.
Проведение контрольных замеров Rиз обмотки конкретной электроустановки через определенные периоды времени позволяет также сделать выводы о тенденциях старения и ухудшения состояния ее изоляции.
В сельскохозяйственном производстве и, особенно в животноводстве, электрооборудование эксплуатируется в условиях характеризующихся высокой влажностью и наличием агрессивной среды, что отрицательно влияет на сопротивление изоляции, являющейся основным показателем технического состояния электрооборудования, в том числе обмоток электродвигателей. Применение разработанного устройства позволит сельским электромонтерам в эксплуатационных условиях с достаточной точностью осуществлять текущий контроль сопротивления изоляции, своевременно производить замену с последующей сушкой или ремонтом электрооборудования, сопротивление изоляции обмоток которого достигло значения ниже 0,5 МОм, упреждая их полный выход из строя, а также сократить время простоев технологического оборудования, уменьшить связанные с этим ущербы, снизить аварийность сельских электроустановок и повысить надежность работы электрооборудования.
1. Устройство контроля состояния изоляции электроборудования, содержащее источник питания, генератор испытательного напряжения, компаратор и измерительную систему, отличающееся тем, что генератор тестового напряжения содержит последовательно соединенные высокочастотный преобразователь, повышающий трансформатор и стабилизированный выпрямитель с индикатором сигнала тестового напряжения, выход которого проводом с первым измерительным щупом подключен к первому концу измеряемой цепи сопротивления изоляции, второй конец которой вторым щупом соединен с входом согласующего устройства, выход которого соединен с входом компаратора, к пяти выходам которого подключен блок индикации контролируемого параметра, соединенного с источником питания и имеющего пять светодиодов, соответствующих различным значениям сопротивления изоляции измеряемой цепи, причем первый выход компаратора, соответствующий минимальному значению сопротивления изоляции, дополнительно соединен с виброреле, а источник питания соединен с зарядным устройством и через возвратную кнопку включения с индикатором разряда источника питания и зарядным устройством, размещенных в общем изолированном корпусе, при этом нижняя часть его корпуса снабжена рукояткой для удержания, на которой расположена кнопка включения, причем рукоятка расположена под углом 45-60º к оси корпуса, первый измерительный щуп выполнен из изолированного жесткого металлического стержня с заостренным неизолированным наконечником-иглой и прочно соединенным с корпусом через первый контактный разъем, причем соединение может быть резьбовым, а второй измерительный щуп выполнен в виде металлического наконечника с изолированным держателем и соединен гибким изолированным проводником со вторым разъемом корпуса, причем оба измерительных щупа выполнены съемными.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый жесткий измерительный щуп выполнен вдвигающимся внутрь корпуса и выдвигающимся с фиксацией в разъеме при рабочем положении.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый жесткий измерительный щуп выполнен закрепленным на корпусе на подвижном шарнире с возможностью складывания щупа в нерабочем положении и примыкания к корпусу с фиксацией в рабочем положении.
