Устройство для контроля качества электрической изоляции

ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2122215

Область деятельности(техники), к которой относится описываемое изобретение

Ноу-хау разработки, а именно данное изобретение автора относится к технике электрических измерений и предназначено для профилактических испытаний изоляции электрических машин и аппаратов.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известно устройство для контроля качества изоляции, содержащее источник постоянного напряжения, разрядный резистор, зарядный и разрядный ключи, триггер и индикатор.

Недостаток этого устройства заключается в невозможности оценки качества изоляции по напряжению саморазряда, а это приводит к тому, что оценка качества изоляции не вполне объективная.

Наиболее близким решением к изобретению является устройство для контроля качества электрической изоляции, содержащее источник испытательного напряжения, зарядный и разрядный ключи, разрядный резистор, выходные зажимы, к которым подключают испытываемый объект, генератор импульсов, счетчик, индикатор, одновибратор, кнопки "Пуск" и "Стоп", в котором выход источника испытательного напряжения через зарядный ключ присоединен к выходным зажимам, к которым, кроме того, подключены соединенные последовательно разрядные ключ и резистор, а также испытываемый объект. Это устройство позволяет измерить ток через изоляцию при приложении к ней постоянного напряжения, напряжение соморазряда и возвратное напряжение.

Недостаток данного устройства в том, что с его помощью нельзя определить наличие в изоляции частичных разрядов, а это приводит к тому, что нельзя прогнозировать остаточный ресурс работы изоляции.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства за счет определения наличия частичных разрядов в изоляции.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля качества электрической изоляции, содержащее источник испытательного напряжения, зарядный и разрядный ключи, разрядный и эталонный резисторы, выходные зажимы, к которым подключают испытываемый объект, масштабный преобразователь напряжения, вольтметр, переключатель и индикатор, в котором первый выходной зажим источника испытательного напряжения через эталонный резистор присоединен к первому выходному зажиму устройства, а второй выходной зажим источника испытательного напряжения присоединен к первому контакту зарядного ключа, к выходным зажимам устройства подключены соединенные последовательно разрядные ключ и резистор, вход вольтметра подключен к подвижному контакту переключателя, а первый неподвижный контакт переключателя соединен с выходом масштабного преобразователя напряжения, один входной зажим которого подключен к первому выходному зажиму устройства, дополнительно введены добавочный резистор, добавочный ключ с двумя коммутируемыми контактами, делитель напряжений, потенциометр, два суммирующих усилителя и устройство слежения-хранения, причем один конец добавочного резистора подключен к второму контакту зарядного ключа и второму входному зажиму масштабного преобразователя напряжения, а второй конец добавочного резистора подключен к второму выходному зажиму устройства, параллельно добавочному резистору включен первый замыкающий контакт добавочного ключа, выход масштабного преобразователя напряжения подан на один вход делителя напряжений, на второй вход его подан сигнал, снимаемый с эталонного резистора, выход делителя напряжений подключен к второму неподвижному контакту переключателя, а также к прямому входу второго суммирующего усилителя и к инвертирующему входу второго суммирующего усилителя, второй прямой вход первого суммирующего усилителя подключен к выходу потенциометра, подключенного к источнику опорного напряжения, выход первого суммирующего усилителя через второй контакт добавочного ключа присоединен к входу устройства слежения-хранения, выход устройства слежения-хранения подключен к прямому входу второго суммирующего усилителя, а его выход подключен к индикатору.

Использование такого устройства, позволяющего измерить наличие частичных разрядов в изоляции, позволяет объективно оценивать качество изоляции и прогнозировать оставшийся ресурс работы изоляции.

На чертеже представлена схема устройства для контроля качества электрической изоляции.

Устройство для контроля качества электрической изоляции

Устройство содержит источник 1 испытательного напряжения, эталонный резистор 2, разрядный резистор 3, выходные зажимы 4 и 5, зарядный ключ 6, разрядный ключ 7, масштабный преобразователь напряжения 8, добавочный резистор 9, двухполюсный ключ 10, делитель 11 напряжений, вольтметр 12, переключатель 13 на два положения, потенциометр 14, суммирующие усилители 15 и 16, устройство слежения-хранения 17 и индикатор 18.

Первый зажим источника 1 испытательного напряжения через эталонный резистор 2 подключен к первому выходному зажиму устройства 4 и к первому зажиму масштабного преобразователя 8. Второй зажим источника 1 испытательного напряжения через соединенные последовательно зарядный ключ 6 и добавочный резистор 9 подключен к второму выходному зажиму 5 устройства. К выходным зажимам устройства подключен объект измерения и соединенные последовательные разрядный ключ 7 и разрядный резистор 3. Параллельно добавочному резистору подключен первый замыкающий контакт добавочного ключа 10.

Второй входной зажим масштабного преобразователя 8 подключен к точке соединения зарядного ключа 6 и добавочного резистора 9. Выход масштабного преобразователя 8 подключен к первому неподвижному контакту переключателя 13 и первому входу делителя напряжений 11. На второй вход делителя 11 подан сигнал, снимаемый с эталонного резистора 2. Выход делителя 11 подключен к второму неподвижному контакту переключателя 13, первому прямому входу первого суммирующего усилителя 15 и к инверсному входу второго суммирующего усилителя 16. Второй прямой вход первого суммирующего усилителя 15 подключен к выходу потенциометра 14, подключенного к источнику опорного напряжения. Выход первого суммирующего усилителя 15 через второй замыкающий контакт добавочного ключа 10 присоединен к входу устройства слежения-хранения 17, выход которого подключен к прямому входу второго суммирующего усилителя 16. Выход усилителя 16 подключен к индикатору 18. Вход вольтметра 12 подключен к подвижному контакту переключателя 13.

Устройство для контроля качества электрической изоляции работает следующим образом

Предварительно разряженную в течение одной минуты через ключ 7 и резистор 3 на "землю" изоляцию заряжают от источника 1 испытательного напряжения при замкнутых ключах 6, 10 и разомкнутом ключе 7. Вольтметр с помощью переключателя 13 подключен к выходу делителя 11 напряжений и показывает величину сопротивления изоляции, равную частному от деления испытательного напряжения на напряжение, пропорциональное току утечки через изоляцию.

Через 15 с после приложения напряжения измеряют пятнадцатисекундное значение сопротивления изоляции, а через 60 с - одноминутное значение сопротивления изоляции. По значениям сопротивлений изоляции, измеренным через 15 с и 60 с, определяют коэффициент абсорбции. Далее определяют наличие в изоляции частичных разрядов. Для определения наличия в изоляции частичных разрядов используют тот факт, что при включении последовательно с дефектной изоляцией добавочного сопротивления небольшой по сравнению с сопротивлением изоляции объекта величины (порядка 2%). Частичные разряды прекращаются и сопротивление изоляции резко возрастает. Например, при сопротивлении изоляции в 50 МОм и наличии в ней частичных разрядов при включении последовательно с изоляцией добавочного резистора величиной 1 МОм общее сопротивление будет не 51 МОм, как следовало бы ожидать, а 70-100 МОм в зависимости от интенсивности частичных разрядов. В устройстве это реализуется следующим образом. При измерении сопротивления изоляции на выходе суммирующего усилителя 15 сигнал будет пропорционален сумме сопротивления изоляции объекта и сопротивления добавочного резистора 9. Величина сопротивления добавочного резистора выставляется с помощью потенциометра 14. Например, если сопротивление изоляции составляет 50 МОм, а сопротивление добавочного резистора 9 составляет 1 МОм, то на выходе суммирующего усилителя 15 будет сигнал, пропорциональный сумме этих сопротивлений, т.е. сигнал, пропорциональный сопротивлению 51 МОм. Это напряжение через второй контакт ключа 10 подается на вход устройства слежения-хранения 17.

После измерения сопротивления изоляции на 60 секунд ключ 10 размыкают и вводят последовательно с объектом испытания добавочный резистор 9. Если в изоляции частичные разряды отсутствуют, то общее сопротивление увеличивается на величину сопротивления добавочного резистора 9 и будет равно 51 МОм. Таким образом, на оба входа: прямой и инверсный суммирующего усилителя 16 поданы одинаковые напряжения и напряжение на выходе его равно нулю, что и говорит об отсутствии частичных разрядов в изоляции.

Если же в изоляции существуют частичные разряды, то включение добавочного резистора 9 приведет к их подавлению. Так как частичные разряды либо прекратятся, либо уменьшаться, то сопротивление объекта испытания резко возрастает и будет уже не 51 МОм, а 70-100 МОм. Следовательно, такого же порядка будет и полное сопротивление. На выходе суммирующего усилителя 16 будет сигнал, пропорциональный разности этих сопротивлений, в данном случае 19-49 МОм. Таким образом, по величине напряжения на выходе суммирующего усилителя 16 можно судить о наличии частичных разрядов в изоляции и об их интенсивности.

Если плавно увеличивать напряжение на выходе источника испытательного напряжения с выдержкой на каждой ступени регулирования в 1 минуту, можно измерить напряжение возникновения частичных разрядов.

Далее измеряют напряжение саморазряда изоляции и возвратное напряжение. При этих измерениях вход вольтметра 12 с помощью переключателя 13 подключен к выходу масштабного преобразователя напряжения 8.

Введение в устройство новых элементов и связей позволяет расширить его функциональные возможности за счет определения наличия разрядов в изоляции, а это позволяет объективно оценивать качество изоляции и прогнозировать оставшийся ресурсе работы.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества электрической изоляции, содержащее источник испытательного напряжения, зарядный и разрядный ключи, разрядный и эталонный резисторы, выходные зажимы, к которым подключают испытываемый объект, масштабный преобразователь напряжения, вольтметр, переключатель и индикатор, в котором первый выходной зажим источника испытательного напряжения через эталонный резистор присоединен к первому выходному зажиму устройства, а второй выходной зажим источника испытательного напряжения присоединен к первому контакту зарядного ключа, к выходным зажимам устройства подключены соединенные последовательно разрядные ключ и резистор, вход вольтметра подключен к подвижному контакту переключателя, а первый неподвижный контакт переключателя соединен с выходом масштабного преобразователя напряжения, один входной зажим которого подключен к первому выходному зажиму устройства, отличающееся тем, что в него дополнительно введены добавочный резистор, добавочный ключ с двумя коммутируемыми контактами, делитель напряжения, потенциометр, два суммирующих усилителя и устройство слежения-хранения, причем один конец добавочного резистора подключен ко второму контакту зарядного ключа и второму входному зажиму масштабного преобразователя напряжения, а второй конец добавочного резистора подключен ко второму выходному зажиму устройства, параллельно добавочному резистору включен первый замыкающий контакт добавочного ключа, выход масштабного преобразователя напряжения подключен к одному входу делителя напряжений, на второй вход его подан сигнал, снимаемый с эталонного резистора, выход делителя напряжений подключен ко второму неподвижному контакту переключателя, а также к прямому входу второго суммирующего усилителя и к инвертирующему входу второго суммирующего усилителя, второй прямой вход первого суммирующего усилителя подключен к выходу потенциометра, подключенного к источнику опорного напряжения, выход первого суммирующего усилителя через второй замыкающий контакт добавочного ключа присоединен к входу устройства слежения-хранения, выход устройства слежения-хранения подключен к прямому входу второго суммирующего усилителя, а его выход подключен к индикатору.

Имя изобретателя: Серебряков А.С.; Макарычев А.С.
Имя патентообладателя: Российский государственный открытый технический университет путей сообщения
Дата начала отсчета действия патента: 1996.09.20

Разместил статью: search
Дата публикации:  26-03-2003, 18:14

html-cсылка на публикацию		⇩ Разместил статью ⇩ Владимир Николаевич  Его публикации  Нужна регистрация Отправить сообщение
BB-cсылка на публикацию
Прямая ссылка на публикацию

Огромное Спасибо за Ваш вклад в развитие отечественной науки и техники!