Устройство для измерения сопротивления изоляции конденсаторов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнв

Соцналнстнческни

Республик (i»868632 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 020180 (21) 2861106/18-21 с присоединением заявки М (23) Приоритет (52)М. Кл.

С 01 R 27/26

3Ьеудвратеапа11 кемвтет

СССР

40 @евам вэверетеввй и етерытяя

Опубликовано 300981. Бюллетень М 36

Дата опубликования описания 3009Э1 (53) УДК .317(088.8) (72) Авторы изобретения

P.Ã. Файнгольд и В.А. Кузнецов (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ

ИЗОЛЯЦИИ КОНДЕНСАТОРОВ

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения сопротивления изоляции конденсаторов с большой постоянной времени.

Известны устройства для измерения сопротивления изоляции конденсаторов, .состоящие из источника напряжения, включенного последовательно с измеряемым конденсатором, образцового резис10 тора и, подключенного к образцовому резистору, измерительного усилителя с измерительным прибором на выходе (11.

Недостатком известного устройства является большое время переходных

IS процессов при измерении сопротивления изоляции конденсаторов с большой постоянной времени.

Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство, содержащее источник измерительного напряжения, образцовый резистор с сопротивлейием Ко, релейной либо транзисторной ключевой схемы элемент, электрометрический измерительный усилитель с входным сопротивлением не менее IOORO и ".. коэффициен-. том усиления К> и отсчетный прибор (23.

Недостаток устройства — весьма большое время переходных процессов при измерении сопротивления изоляции конденсаторов с большой постоянной времени, что понижает быстродействие устройства.

Достаточно достоверный отсчет получается через промежуток времени равный (3-5)йоСк. Так как в соответствии с ГОСТ сопротивление изоляции конденсаторов измеряется в течение

1 мин, то. должно выполняться условие

КоСх < l2-20 С. Необходимость выполнения этого условия ограничивает воз- можности измерения сопротивления.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Поставленная цель достигается темчто в устройство для измерения сопро8632 4 напряжения, блок 14 управления ключа-ми обеспечивает необходимую очередность работы ключей 4, 8, 10, 12 и !3.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент времени, после подключения измеряемого конденсатора

2, ключи 4, 8, 10 и 13 замкнуты, а ключ 12 разомкнут. При этом измеряемый конденсатор 2 заряжается до напряже ия Е. После заряда измеряемого конденсатора. 2 размыкается ключ 4 и на выходе измерительного усилителя 5

15 t

U =КŠ— (l -е ) (1)

R сх

5 4 где К вЂ” коэффициент передачи изме5 рительного усилителя.

20 . Через промежуток времени (фиг. 2а.), который целесообразно выбирать в пределах 1-5 с, размыкаются ключи 8 и 10 на промежуток времени (фиг. 25 и Э ). При этом на выходе

25 дифференцирующего усилителя 7 появится напряжение {Фиг. 2 ) ь»0 R7C !

17 К 7 7 р Я тс {2)

ROC, В случае если измеряемый конденЭ0 сатор 2 с большой постоянной времени

4(R»C» ) t O с), яьшоляяится услояяя „а< R0C и ф с тивления изоляции конденсаторов, содержащее источник измерительного напряжения, один вывод которого соединен с одним из зажимов дпя подключения измеряемого объекта, другой зажим для подключения измеряемого объекта соединен с образцовым резистором, параллельно которому подключены первый ключ и измерительный усилитель, а выход последнего соединен с измери" тельным прибором, введены дифференцирующий и два интегрирующих усилителя, четыре ключа и блок у равления, причем второй, третий и четвертый ключи включены паралпельно цепи обратной связи дифференцирующего и интегрирующих усилителей, соответственно, вход дифференцирующего усилителя соединен с выходом измерительного усилителя, а выход вЂ, через последовательно соединенные первыи интегрирую щий усилитель и пятый ключ со входом второго интегрирующего усилителя, выход последнего соединен с другим выводом источника измерительного напряжения, управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления соответственно.

На фиг. 1 приведена функциональная электрическая схема устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы последовательности работы ключей.

Устройство содержит источник измерительного напряжения, измеьряемый конденсатор 2, образцовый резистор 3, ключ 4, измеритепьйый усилитель 5 и измерительный прибор 6, подключенный к выходу измерительного усилителя 5, дифференцирующий усилитель 7 с элементами обратной связи С7 и R „ и ключом 8, обеспечивающим установку дифференцирующего усилителя 5 на нулевой уровень. В устройство также входит подключенный к выходу дифференцирующего усилителя 7 интегрирующий усилитель 9 с элементами обратной связи Св и Rg и ключом 10,обеспечивающим установку интегрирующего усилителя 9 на нулевой уровень, подключенный к выходу интегрирующего усилителя 9 второй интегрирующий усилитель ll с элементами обратной связи C u R è ключом 12, обеспечивающим интегрирующему усилителю 11 режим запоминания, и ключом 13, обеспечивающим установку интегрирующего усилителя 11 на нулевой уровень, причем выход интегрирующего усилитепя 11 подключен ко второму выводу источника 1 измерительного

Напряжение на выходе интегрируюЗ5 щего усилителя 9 начинает нарастать (фиг. 2 и ) и к концу промежутка времени 5 (величина t g выбирается меньше, чем t ) принимает значение

U = ГК5-- - - - .—

R R С йя. (3)

40 9 R)(1 ОСх Rgb

По окончании промежутка времени ключи 8 и !2 замыкаются, а ключ 13 размыкается и остается разомкнутым до конца измерения. При этом напряжение

0 становится равным О, напряжение Uq остается неизменным (соответствующим выражению 3), а напряжение на выходе интегрирующего усилителя ll начинает нарастать и к концу промежутка време50 HH Й (t (tg) принимает

U „„-- EK — - — г- -. — — - — (4)

R Я С !1о х

Так как выход интегрирующего усилителя 11 включен последовательно с источником измерительного напряжения

1, то напряжение на образцовом резисторе 3 — 00 (фиг. 24.) — возрастает на величину Ua<

868632

Обозначим tй

R0Cg ЕоС „R С„„ тогда выражение для напряжения на выходе интегрирующего усилителя 11 будет иметь вид

U =mE (б)

1 х

По окончании промежутка времени tg ключ 12 размыкается, а ключ 10 замыкается на короткий промежуток времени t+, необходимый для установки интегрирующего усилителя 9 на О. После раэмыкания ключа 12 напряжение на выходе интегрирующего усилителя ll будет оставаться неизменным, а напряжение на образцовом резисторе 3 снова начнет возрастать по экспоненциальному закону вследствие переэаряда измеряемого конденсатора 2 в соответствии с выражением

Ul1 = mE — + (Š— 2 - п1Š— р) (1Ro R о Rx Rx Rx

-е

ОСО

) = п1Е о +

Rx

+ (1-m)E а(1 0 оо) (7)

Rx

По окончании промежутка времени

t размыкаются ключи 8 и 10 на промежуток времени te = tg. При этом напряжение на выходе дифференцирующего усилителя 7 оказывается равным

U = E(l - m)K —., (8)

5 Rк йоСх а напряжение на выходе интегрирующего усилителя 9 к концу промежутка времени станет равным

Ug =. E(1 - ш)К вЂ” ..— - - (9)

1 С

1 Rx RgCg RoCx

Затем снова замыкается ключ 8, а ключ

12 замыкается на промежуток времени — При этом напряжение U g остается неизменным, а напряжение 01,1 к концу промежутка времени t6 возрастает до величины

U = mE — о+ m(l - m)E (10)

Rx Rx

Затем снова размыкается ключ 12, а замыкается на промежуток времени

t4 ключ 10, и цикл повторяется, 7 увеличивая напряжение на выходе интегрирующего усилителя 11 до величины

0 =аŠ— + m(l - m)E — +

Ro Ro

Rx Rx

+m(l -m) Е—

Ro

Rx . И так далее.

При этом напряжение на обраэцоном резисторе 3 к концу промежутка времени С0 определяется выражением

5 UR = mE — + m(1 - m)E +п1(» и 1 х

Ro "о 2. о Rx Rx

xE — +(Š†- - mE о. - m(1-m)E †и.чо R "о й

Кх Rx Rx 1 Rx — m(1 m) Š— ) (1 -B ), (12) . Ro аосх

10

Откуда

011 = Е - E (l - m) e "(13)

Ro R 1 Rdcx

0 Rx Rx

15 или в общем виде

U = E — o- E — î(1 m) e. ао х, (14

Ro 110

110 RX RX где n — число тактов.

Поскольку измеряемая неличина со20 ответствует первому члену выражения, то второй член выражения характеризует ошибку, которая, как нидно иэ формулы, быстро убывает по мере увеличения числа тактов. Фиг. 2 В наглядно

25 иллюстрирует выигрыш во времени измерения, обеспечиваемый предлагаемым устройством, 30

Формула изобретения

Устройство для измерения сопротивления изоляции конденсаторон, содержащее источник измерительного напряжения, один вывод которого соединен с одним из зажимов для подключения измеряемого объекта, другой зажим для подключения измеряемого объекта соединен с образцовым резистором, параллельно которому подключены первый ключ и измерительный усилитель, а выход последнего соединен с измерительным прибором, о т л и ч а ю, щ е е с я тем, „что, с целью повьппения быстродействия устройства, в него введены дифференцирующий и дна интегрирующих усилителя, четыре ключа и блок управления, причем второй, третий и чет50 вертый ключи включены параллельно цепи обратной связи дифференцирующего и интегрирующего усилителей, соответственно, вход диФференцирующего усилителя соединен с выходом измерительного усилителя. а выход через

55 последовательно соединенные первый интегрирующий усилитель и пятый ключ со входом второго интегрирующего усилителя выход последнего соединен с

7 другим выводом источника иэмерителвного напряжения, управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления соответственно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертиэе

868632 8

1. Прибор ТО-2А. "Электронная техника", сер. 8, вып. 5, 1966.

2. Эпштейн С,Л, Иэмерение характеристик конденсаторов. Ленинград, "Энергия", 1971, с. 116-119 (прототип).

868632 заи а разо зам б разом зам г разом зам д разом

4 ие. 2

Составитель Н. Сотникова

Редактор С. Юско Техред 31, Пекарь корректор Н. Швьдкая

Заказ 83E7/65

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 разом зам

Тираж 735 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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