Устройство для автоматического контроля параметров электрических цепей

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной технике и предназначено для автоматического контроля разобщенных электрических цепей изделий специального и общего назначения на отсутствие обрывов, коротких замыканий и на соответствие сопротивления изоляции цепей заданному уровню. Цель изобретения - повышение достоверности контроля - достигается за счет автоматического выбора в процессе проверки длительности измерения и режима измерения. Устройство содержит источник 1 низкого напряжения , блок 2 контроля целостно

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (У1) С 01 8 31/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Риг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4647738/21 (22) 29.12.88 (46) 30 ° 03.91. Бюл. У 12 (72) Е.В.Бреев (53) 621.317.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1182444, кл . G 01 R 31/02, 1985.

Авторское свидетельство СССР

Р 187109, кл. С 01 R 31/02, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГОКОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ЦЕПЕЙ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техни„„SU„„jI638670 А 1 ке и предназначено для автоматического контроля разобщенных электрических цепей изделий специального и общего назначения на отсутствие обрывов, коротких замыканий и на соответствие сопротивления изоляции цепей заданному уровню. Цель изобретения — повьппение достоверности контроля — достигается за счет автоматического выбора в про— цессе проверки длительности измерения и режима измерения. Устройство содержит источник 1 низкого напряжения, блок 2 контроля целостности цепи, резистор 3, коммутатор

4, источник 5 высокого напряжения, блок 6 контроля сопротивления изоляции, блок 7 управления и сигнализации. Введение в коммутатор 4 дополнительной третьей группы ре1638670 ле с соответствующими контактами и связями, а также соответствующее межблочное соединение позво5 ляют добиться указанного положительного эффекта. 1 з.п.ф. 4 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для автоматического контроля разобщенных электрических цепей иэделий специального и общего назначений на отсутствие обрывов, коротких замыкании и на соответствие сопротивления изоляции цепей эацанному уровню.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет автоматического выбора в процессе

rIpoaepKH длительности измерения H 25 режима измерения "каждая цепь относительно замкнутых между собой остальных" или "каждая цепь относительно каждой" в зависимости от состояния сопротивления изоляции.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для автоматического контроля параметров электрических цепей; на фиг. 2 — структурная схема блока управления и сиг35 нализации; на фиг. 3 — функциональная схема органов управления; на фиг. 4 — функциональная схема блока индикации °

Устройство содержит источник низкого напряжения 1, блок 2 контроля

1 целостности цепи, резистор 3, коммутатор 4 проверяемых цепей, источник 5 высокого напряжения, блок 6 контроля сопротивления изоляции, блок 7 управления и сигнализации, переходные кабели 8.

Коммутатор 4 состоит из трех групп реле 9, 10 и 11.

Блок 6 контроля сопротивления изоляции содержит входной делитель, состоящий иэ резисторов 12 и 13, активный фильтр 14 нижних частот, второй эталонный целитель, состоящий из резисторов 15 и 16, первый эталонный

55 делитель, состоящий из переключателя 17 и резисторов 18-21, дифференциальный усилитель 22, электронные ключи 23 и 24, конденсаторы 25 и 26, 1 высокоомный резистор 27 и компараторы 28-30.

Первый вход блока 7 управления и сигнализации соединен с выходом блока

2 контроля целостности цепи, второй вход блока 7 управления и сигнализации соединен с выходной шиной блока 6 контроля сопротивления изоляции, первый выход блока 7 управления и сигнализации соединен с входной шиной коммутатора 4, первый вход блока 6 контроля сопротивления изоляции соединен с первым выводом источника 5 высокого напряжения, второй вход блока 6 контроля сопротивления изоляции соединен с первым выходом коммутатора 4и с первым выводом резистора 3, первый вывод источника 1 низкого напряжения соединен с первым входом блока 2 контроля целостности цепи, первый выход коммутатора 4 соединен с каждым из п замыкающих контактов первой группы 10 реле, переключающие контакты которых соединены соответственно с первыми клеммами для подключения объекта контроля, вторые клеммы для подключения объекта контроля соединены с п переключающими контактами второй группы .11 реле, второй вывод источника 5 высокого напряжения соединен с первым выводом источника 1 низкого напряжения, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора 3, второй вывод которого соединен с вторым входом блока 2 контроля целостности цепи и с вторым выходом коммутатора 4, третий выход которого соединен с третьим выходом блока б контроля сопротивления изоляции, четвертый вход которого соединен с второй выходной шиной блока 7 управления и сигнализации, каждый из и размыкающих контактов третьей группы 9 реле соединен соответственно с каждым из и раэмыкающих контактов первой группы 10 реле, и переключающих контактов третьей группы 9 реле соединены с (и-1)-м раэмыкающим контактом

16386 третьей группы 9 реле, (n+1) é замыкающий контакт третьей группы 9 реле соединен с и замыкающими контактами второй группы 11 реле и с (и+2)-м

5 размыкающим контактом третьей группы 9 реле, (n+2)-й замыкающий контакт третьей группы 9 реле соединен с первым выходом коммутатора 4, (и+1)-й переключающий контакт третьей группы

9 реле соединен с третьим выходом коммутатора 4, где и — число контролируемых цепей.

Блок 7 управления и сигнализации, как показано на фиг. 2, выполнен на основе микропроцессорного набора и содержит тактовый генератор 31, процессор 32, блок 33 микропрограммного управления, постоянное запоминающее устройство 34, блок 35 мультиплексо- 20 ров, органы управления 36, блок 37 дешифраторов, блоки 38-40 регистров, блок 41 усилителей, блок 42 индикации, пороговый элемент 43.

Процессор выполнен из двух секций 25 и имеет разрядность 4, что позволяет просто организовать работу с двоичными и двоично-десятичными числами.

Блок 35 мультиплексоров служит для выбора источника входной информации: 30 блоки 2 контроля целостности цепи и

6 сопротивления изоляции, органы 36 управления или пороговый элемент. Дешифратор 37 выбирает один из блоков регистров 38-40 при записи команд процессора 3? для управления соответственно реле коммутатора 4, блоком

42 индикации или ключами 23 и 24 блока 6 контроля сопротивления изоляции. Блок 41 усилителей произво- 4р дит усиление по току и напряжению сигналов блока 38 регистров. Временные выдержки обеспечиваются процессором 32 путем счета периодов сетевого напряжения, частотой 50 Гц. Лреобра- 45 зование синусоидального напряжения в прямоугольные импульсы осуществляется пороговым элементом.

Органы 36 управления состоят из переключателей 44-46, задающих коли- 50 чество проверяемых цепей и кнопок

47-49, предназначенных для начальной установки блока 7 управления и сигнализации, запуска и остановки контроля.

Блок 42 индикации содержит единичные индикаторы 50-53, например светодиоды, и два идентичных трехразрядных цифровых индикатора 54 и 55, состоя70

6 ших из дешифраторов 56-58, которые преобразуют двоичный код в код управления семисегментными индикаторами 59-61. Единичные индикаторы 5053 отображают состояние сопротивления изоляции, наличие цепи, наличие короткого замыкания, а также остановку функционирования при окончании контроля или при обнаружении неисправности.

На схеме (фиг.1) также показано проверяемое изделие 6?.

В статическом состоянии устройства все реле выключены, ключи 23 и 24 разомкнуты, горит индикатор

53 "Остановка", блок 7 управления и сигнализации 7 находится в режиме ожидания. После нажатия кнопки 47

"Начальная установка" блок 7 управления и сигнализации устанавливается в исходное состояние, а на инди каторах 54 и 55 высвечиваются нули.

После нажатия кнопки 48 "Пуск" начинается контроль. Устройство контролирует состояние цепей последовательно, начиная с первой. Номер проверяемой цепи отображается на индикаторе 54 блока 42 индикации.

Проверка начинается в режиме, при котором контролируется сопротивление изоляции выбранной цепи относительно цепей, замкнутых между собой. По командам блока 7 управления и сигнализации в коммутаторе 4 включаются реле 10.1 и 11.1. Контакт реле 10. 1 подает на проверяемую цепь напряжение от источников 1 низкого и последовательно включенного с ним высокого

5 напряжений. Через замкнутые контакты 10.1, 11.1 и 9.п+2 ток от источника 1 низкого напряжения поступает в блок 2 контроля целостности цепи. Ток от последовательно включенных источников высокого 5 и низкого

1 напряжений через замкнутый контакт

10.1, проверяемую цепь, а в случае ее обрыва также через резистор 3 и замкнутый контакт 11.1 далее через сопротивление изоляции, нормально замкнутые контакты 10.2-10.п, 9.29.п и контакт 9.п+1 поступает на входной делитель блока 6 контроля сопротивления изоляции. Величина резистора 3 гораздо вьппе сопротивления цепи, но гораздо ниже сопротивления изоляции, поэтому он не вносит существенной погрешности при контроле.

1638670

Сигнал с входного делителя, служащего для защиты от высокого напряжения при коротком замыкании между проверяемыми в данный момент цепями, .поступает на активный фильтр 14 нижних частот, защищающий от наводок с частотой 50 Гц и выше. Сигнал с выхода фильтра поступает на первый вход дифференциального усилителя 22 и на первый вход компаратора 30. На второй вход компаратора 30 поступает напряжение с эталонного делителя, выполненного на резисторах 15 и 16. На второй вход дифференциального усилите-15 ля 22 поступает напряжение с эталонного делителя, выполненного на резисторах 18-21 и переключателе 17.

Наличие резисторов 18-21 и переключателя 17 позволяет контролировать 20 сопротивление изоляции в нормальных условиях, при испытаниях проверяемого устройства в условиях пбвьппенной температуры или влажности. Выходное напряжение дифференциального усилителя 25 при сопротивлении изоляции ниже требуемого имеет отрицательную полярность, а при сопротивлении изоляции вьппе требуемого имеет положительную полярность относительно общего прово- 30 да, Выходное напряжение дифференциального усилителя поступает на входы электронных ключей 23 и 24, которые в исходном состоянии закрыты, Спустя время t» после подачи на проверяемую цепь испытательного напряжения на время t< открывается ключ 23. Выдержка времени t< необходима для установления фильтра 14., За время t конденсатор 25 заряжается до напряжения 40 выхода дифференциального усилителя

U». После закрытия ключа 23 на время t включается ключ 24. За это время конденсатор 26 заряжается до напряжения выхода дифференциального уси-45 лителя Пг, а конденсатор 25 разряжается на несколько милливольт через высокоомный резистор 27 до напряжения U ». Следует заметить, что U (U»

»6 при U ) О и U») U» при U»(О, На выходе компаратора 28 будет логическая "1", если потенциал U на

его первом входе будет ниже потенциала U на его втором входе. На выходе компаратора 29 будет логическая "1", если потенциал О на его первом входе будет больше нуля.

Рассмотрим, как состояние компараторов 28 и 29 характеризует состояние сопротивления изоляции, при этом первая цифра состояния относится к компаратору 28, а вторая — к компаратору 29 °

Состояние "11" — сопротивление изоляции выше требуемого (U») О, U ) О) и неизменно либо возрастает (U» или U»(U, И, (U», откуда U

2.

11 It г

Состояние 01 — сопротивление изоляции вьппе требуемого (U» > О U ) О) но уменьшается (U w U, U (U», отку" да Н,) Б"г).

Состояние "1О" — сопротивление изоляции ниже требуемого (U» (О, Пг (О), но возрастает (U rU,, 1

U+(U откуда П»(U

Состояние "00" — сопротивление изоляции ниже требуемого (U » (О, U (0) и неизменно или уменьшается (Ц» = U или U (U, U+) U», откуда и1) U2) .

Таким образом, состояние компараторов 28 и 29 определяет все возможные случаи состояния сопротивления изоляции.

На выходе компаратора 30 будет логическая "1", если между проверяемыми в данный момент цепями короткое замыкание.

Блок 7 управления и сигнализации после закрытия ключа 24 считывает, отображает на индикаторах 50-52 и анализирует состояние компараторов

28-30 и блока 2 контроля целостности цепи.

Если нарушена целостность цепи, то контроль прекращается, загорается индикатор 53 " "Остановка", а на индикаторе 54 блока 7 управления и сигнализации отображается номер этой цепи.

Если целостность цепи не нарушена, то производится анализ состояния сопротивления изоляции.

Если сопротивление изоляции выше требуемого и неизменно или возрастает, то начинается контроль параметров следующей цепи. По команде блока, 7 управления и сигнализации в коммутаторе 4 выключаются реле 10 1 и

11.1, включаются реле 10.2 и 11.2 и контролируются параметры следующей цепи аналогично описанному вьппе.

Если сопротивление изоляции вьппе требуемого, но уменьшается, или ниже требуемого, но возрастает, то спустя время tg повторяется контроль пара1638<77l) метров этой же цели. Когда время подачи испытательного напряжения нл контролируемую цепь достигнет 1мин, и сопротивление изоляции при этом выше требуемого, начинается контроль параметров следующей пепи.

Если сопротивление изоляции ниже требуемого и неизменно или уменьшается, а также если время подачи испы- 10 тательного напряжения «а контролируемую цепь достигает 1 мин, а сопротивление изоляции при этом остается ниже требуемого, то устройство переходит в режим, при котором контролиру- 15 ется сопротивление изоляции выбранной цепи отдельно с каждой цепью, начиняя с цепи, имеющей номер ня единицу больше,чем у проверяемой, до цепи с номером и (пярлметры цепей с но- 20 мерами от 1 до цепи с номером ня единицу меньше проверяемой уже были про— контролированы). Для этого по команде блока 7 управления и сигнализации в коммутаторе 4 выключается реле 25

11.1, включается реле 9.1-9.ll+? и поочерепно 11.2-11.п. Ток от источника низкого напряжения поступает ня блок контроля целостности цепи через злмкнутый контакт 9.п+2, минуя проверяемую цепь- Ток от последовательно включенных источников высокого и низкого напряжений поступает через замкнутый контакт 10.1, сопротивление изоляции, замкнутые контакты 11.2 (11.3-11.n), 9.п+1 на вход блока контроля сопротивления изоляции. Параметры сопротивления изоляции между каждой парой цепей определяются аналогично описанному выше. Номер цепи, относи- 40 тельно которой контролируется сопротивление изоляции, отображается на индикаторе 55 блока 42 индикации. Если в результате контроля будет обнаружена цепь, для которой сопротивле- 45 ние изоляции относительно проверяемой цепи ниже требуемого и неизменно, а также если время подачи испытательного напряжения »а контролируемую цепь достигло 1 мин, а сопротивление изоляции осталось ниже требуемого, то контроль прекращается и загорается индикатор 53 "Остановка", Если в результате контроля в таком режиме ни для одной из цепей сопротивпение изоляции относительно проверяемой цепи не ниже требуемого, то по команде блока 7 управления и сигнализации в коммутаторе 4 выключаются реле 9. 1-9.n+2 и ко«тлкт«рукттся плряметрьт следу<<31<т<.тт це«и в режиме "одна цепь относительно з лик«утых между собой остальных" HEI;Islorll lllo описаннстму выше.

При необходимости остлновить кстт17— роль нажимают кно«ку 49 "Стоп". Продолжить контроль после остановки можно, нажав кнопку "11уск".

J3 КОНКРЕТНОМ ВаРття«тЕ ИСттО:<«ЕНИЯ блок 2 контроля целост«остц цепи выполнен íà ocHoRe реэ«стор«ого моста и комплраторя. Актттттнт<й Аттттт тр 14 представляет собой <тт«311,7р Нессеття второго порядка с lrlcToToil cp< 3<1 16 Гц.

Фильтр, пттфЛереттттттстттт,t«lii уг«я«тель и комплряторы ныполттет«,1 «л оперлцио«ных усилителях. Бремя t 1, t <, Ь > выбрано равным «кратным ттерттотту сетевог< напряжения для повыше«ия «омех<эл<<тит<тс 11ности: t, = t = t> 0 02 16 = 0,32 с.

Таким обрлзом, одно пэмере««с элтптмлет около 1 с. Количество проверяемых цепей от 7 до 159.

Ф о р и у л л и э о б р е т е «и я

1 . Устр ойстllo lIE III 713 I ohl<3 1 El Ice E

И СИГНЛЛИЗЛЦПИ, ИстO IEIIIh«ВЫСОКОго и низкого нл«ряжс«ий, блоки контроля сопротивления изоляции и целостности цепи, ре:31Ioò< ð, коммутатор, первый вход б«окл упрлвлеCHI llRJI1I э лllllll < AOòòl1 « е H ходом блока контроля целостности цепи, второй вход блокл управления и сигнализации соедтпте«с выходной шиной блока контроля сопротивления изоляции, первытт выход блока управления и сигнализации соединен с выходной шиной коммутатора, первый вход блока-контроля сопротивления изоляции соединен с перным выводом источника высокого напряжения, второй вход блока контроля сопротивления изоляции соединен с первым выходом коммутатора и с первым выводом резистора, первый вывод источника низкого напряжения соединен с первым входом блока контроля целостности цепи, первый выход коммутатора соединен с каждым из и злмыклющих контактов первой группы реле, пере.— ключающие контакты которых соединены соответственно с первыми. клемма1638670

l2 ми для подключения объекта контро= ля, вторые клеммы для подключения объекта контроля соединены с и переключающими контактами второй группы реле, о т л и ч а ю щ е е— с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, второй вывог. источника высокого напряжения соединен с первым выводом источника низкого напряжения, второй вывод которого соединен с первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с вторым входом блока контроля целостности цепи и с вторым выходом коммутатора, третий выход которого соединен с третьим выходом блока контроля сопротивления изоляции, четвертый вход которого соединен с второй выходной шиной блока управления и сигнализации, при этом в коммутатор введена третья группа реле, каждый из п размыкающих контактов которой соединен соответственно с каждым из и размыкающих контактов первой группы реле, и переключающих контактов третьей группы реле соединены с (п+1)-м размыкающим контактом третьей группы реле, (и+1)-й замыкающий контакт третьей группы реле соединен с п замыкающими контактами второй группы реле и с (n+2)-м размыкающим контактом третьей группы реле, (n+2) é замыкающий контакт третьей группы реле соединен с первым выходом коммутатора, (n+2)-й переключающий контакт третьей группы реле соединен с вторым выходом коммутатора, (n+1) и переключающий контакт третьей группы реле соединен с третьим выходом коммутатора, где п — число контролируемых цепей.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок контроля сопротивления изоляции содержит входной делитель, первый и второй выводы которого соединены соответственно с третьим и первым входами блока контроля сопротивления изоляции

t третий вывод через фильтр нижних час10 тот соединен с первым входом дифференциального усилителя и с первым вхо. дом первого компаратора, второй вход дифференциального усилителя соединен с первым выводом первого эталонного

15 делителя, второй и третий выводы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока контроля сопротивления изоляции, второй вход первого компаратора соединен с пер20 вым выводом второго эталонного делителя, второй и третий выводы которого соединены с первым и вторым входами блока контроля сопротивления изоляции, выход дифференциального усили25 теля соединен с входом первого и второго электронных ключей, выход первого электронного ключа соединен с первым входом второго компаратора непосредственно, и через первый конден30

О сатор и параллельно ему соединенный высокоомный резистор с первым входом блока контроля сопротивления изоляции, выход второго электронного ключа соединен с первым и вторым входами третьего и второго компараторов непосредственно, а через второй конденсатор — с вторым входом третьего компаратора и с первым входом блока контроля сопротивления изоляции, вы

40 ходы первого, второго, третьего компараторов соединены с выходной шиной блока контроля сопротивления изоляции.

1638670Составитель С.Иванов

Техред А. Кравчук

Корректор С.Ц1евкун

Редактор М.Циткина

Тираж 425

Заказ 926

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101