СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
METHOD OF MEASURING ELECTRICAL INSULATION RESISTANCE

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, а именно к устройствам контроля сопротивления изоляции электрической цепи переменного тока, находящейся под рабочим напряжением.
Известно устройство контроля сопротивления изоляции электрической цепи переменного тока (патент РФ №2509314 на изобретение от 06.06.2012 г.). Сущность изобретения заключается в том, что на сопротивление изоляции контролируемой сети от источника опорного напряжения через преобразователь подается стабилизированный ток. На дифференциальный усилитель поступает напряжение, равное произведению стабилизированного тока на сумму сопротивления фильтра и сопротивления изоляции, который вычитает из него напряжение, пропорциональное сопротивлению фильтра, в результате чего на его выходе остается напряжение, пропорциональное сопротивлению изоляции контролируемой сети, которое подается на индикатор и компараторы аварийной и предупредительной сигнализации.
Недостатком данного способа является низкая точность измерения, обусловленная низкой точностью величины стабилизированного тока, и низкая безопасность измерения из-за отсутствия гальванической изоляции с испытываемой электрической цепью.
Известен способ измерения электрического сопротивления изоляции, выбранный в качестве прототипа (патент РФ №2200329 на изобретение от 20.12.2000 г.). Сущность изобретения заключается в том, что параллельно измеряемой цепи подключается конденсатор известного номинала, измеряется постоянная времени переходного процесса и с учетом измеренных начального и конечного значений напряжений в контролируемых точках определяются параметры изоляции цепи. При этом обеспечивается гальваническая развязка измеряемой и измерительной цепей.
Недостатком данного способа является низкая точность измерения, обусловленная отличием фактической емкости измерительного конденсатора от его паспортной величины из-за технологического разброса при его изготовлении и изменения его значения от температуры и времени работы, и невозможность использования в сетях переменного тока, а также в цепях, которые в момент измерения не находятся под напряжением.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в обеспечении высокой точности и безопасности процесса измерения за счет предварительного определения емкости измерительного конденсатора и разделения контролируемой и измерительных цепей.
Для достижения указанного технического результата способ измерения сопротивления изоляции электрической цепи, заключающийся в том, что измерительный конденсатор известной емкости с помощью ключей подключают к измеряемой цепи и измеряют параметры переходного процесса в точках шунтирования и по ним вычисляют величину сопротивления изоляции измеряемой цепи, при этом величину сопротивления изоляции измеряемой цепи вычисляют по формуле  а в исходном состоянии измеряют начальную величину заряда измерительного конденсатора, затем производят его заряд от независимого источника напряжения и по параметрам переходного процесса рассчитывается действительная емкость конденсатора по формуле
Изобретение поясняется схемой:
- фиг. 1 - Устройство измерения сопротивления изоляции электрической цепи, где:
- 1 - коммутирующие ключи;
- 2 - коммутирующие ключи;
- 3 - коммутирующие ключи;
- 4 - микроконтроллер;
изм
- 5 - конденсатор (С);
- 6 - усилитель;
- 7 - источник напряжения;
огр
- 8 - ограничительный резистор заряда конденсатора 5 (R);
изол
- 9 - сопротивление изоляции (R);
- 10 - трехфазная электрическая сеть переменного напряжения;
раз
- 11 - ограничительный резистор разряда конденсатора 5 (R);
- 12 - внешнее устройство.
Функционирование заявляемого изобретения происходит следующим образом (измерение параметров переходного процесса в точках шунтирования):
В начальный момент времени ключи 1, 2, и 3, управляемые микроконтроллером 4 разомкнуты.
к.нач
зар
Далее микроконтроллер 4 замыкает ключи 3, подключает конденсатор 5 (не разряженный до нуля вольт) к усилителю 6, выход которого подключен к входу встроенного в микроконтроллер 4 аналого-цифрового преобразователя (АЦП), с помощью которого происходит измерение величины напряжения конденсатора 5 U, предварительно согласованной до допустимого уровня усилителем 6. После этого микроконтроллер 4 замыкает ключи 1 на время  (где R - величина ограничительного резистора 8 до заряда конденсатора 5, С - величина емкости конденсатора 5). Происходит заряд конденсатора 5 от источника напряжения 7 через ограничительный резистор 8. После окончания периода времени  микроконтроллер 4 отключает ключи 1. Далее происходит измерение величины напряжения конденсатора 5  Затем микроконтроллер 4 вновь замыкает ключи 1 на время  (где  - величина ограничительного резистора 8, С - величина емкости конденсатора 5) и заряжает конденсатор 5 до величины, равной напряжению источника 7  После этого микроконтроллер 4 отключает ключи 1 и измеряет величину напряжения конденсатора 5
Далее рассчитывается емкость конденсатора 5 по формуле (1):
С - величина емкости конденсатора 5;
- время заряда конденсатора 5 от источника напряжения 7 через ограничительный резистор 8;
- величина ограничительного резистора 8 до заряда конденсатора 5;
- величина напряжения, до которого заряжен конденсатор 5 в начальный момент времени;
- величина напряжения, до которого заряжен конденсатор 5 за время
- величина напряжения, до которого заряжен конденсатор 5 за время
раз
Далее микроконтроллер 4 размыкает ключи 3 и замыкает ключи 2, подключая конденсатор 5 к сопротивлению изоляции 9 электрической сети переменного тока 10 на время равное  Происходит разряд конденсатора 5 на сопротивление изоляции сети 9 через резистор разряда  11. По истечении периода времени t, кратное периоду изменения тока в измеряемой цепи, при использовании в цепях переменного тока, и отключения ключей 2, микроконтроллер 4 замыкает ключи 3 и производит измерение величины напряжения конденсатора 5
изол
Далее рассчитывается сопротивление изоляции сети 9 R по формуле (2):
- величина сопротивления изоляции сети 9;
- время разряда конденсатора 5 на сопротивление изоляции сети 9 через резистор разряда  11;
раз
- величина напряжения, до которого заряжен конденсатор 5 за время t;
зар.2
- величина напряжения, до которого заряжен конденсатор 5 за время t;
- величина ограничительного резистора 8 после заряда конденсатора 5.
После расчета сопротивления изоляции сети 9, микроконтроллер 4, в зависимости от его величины, управляет внешним устройством 12, в качестве которого могут выступать устройства индикации, сигнализации или исполнительные механизмы, которые могут быть подключены либо непосредственно к микроконтроллеру 4, либо через кодовые линии связи.
Измерение емкости измерительного конденсатора и разделение контролируемой и измерительных цепей обеспечивают высокую точность измерения и безопасность процесса измерения за счет измерения напряжения на конденсаторе определения реальной емкости конденсатора при каждом измерении и отключения от измерительных цепей конденсатора во время подключения его к измеряемой сети.