УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ

УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ
Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для допускового контроля сопротивления изоляции различных электрических сетей.
Известно устройство 1 для измерения сопротивления изоляции электрической сети, принцип действия которого основан на неоднократном измерении напряжения через равные промежутки времени при поочередном шунтировании резистором полюсов электрической сети и определении эквивалентного сопротивления изоляции по заданной формуле.
Недостатком известного устройства являются низкое быстродействие, т.к. интервал времени измерения выбирается исходя из максимальных возможных значений емкости и сопротивления изоляции контролируемой сети.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство контроля сопротивления изоляции электрической сети 2, содержащее компаратор напряжений, индикатор, первый резистор и ключ, первый вывод которого соединен с одним из выводов первого резистора, а другой  соединен с входным контактом устройства, и
делитель напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора напряжений. Устройство прототип содержит также другие блоки и
элементы с соответствующими связями, которые обеспечивают контроль сопротивления изоляции по относительно сложному алгоритму.
G 01 R 27/18
Задачей изобретения является создание простого устройства контроля сопротивления изоляции с повышенным быстродействием.
Для решения поставленной задачи, в устройство контроля сопротивления изоляции, содержащее компаратор напряжений, индикатор, первый резистор и ключ, первый вывод которого соединен с одним из выводов первого резистора, а другой вывод соединен с входным контактом устройства, и делитель напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора напряжений, введены источнлк опорного напряжения и транзистор, эмиттер которого подключен в прямом направлении к первому выводу ключа и второму входу компаратора напряжений, база подключена к выходу делителя напряжения, а коллектор через токоограничительный резистор соединен с источником опорного напряжения, к которому подключены также другой вывод первого резистора и вход делителя напряжения, при этом выход компаратора напряжений подключен к входу индикатора.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена принципиальная схема предлагаемого устройства для контроля сопротивления изоляции электрической сети.
Устройство содержит компаратор 1 напряжений, выход которого подключен к входу индикатора 2, первый резистор 3 и ключ 4, первый вывод которого соединен с одним из выводов первого резистора 3, а другой вывод соединен со входным контактом 5 устройства, делитель б напряжения, выход которого соединен с первым, например, неинвертирующим входом компаратора 1 напряжений, источник 7 опорного напряжения, например, положительной (+) полярности и транзистор 8, в частности, структуры п-р-п, эмиттер которого подключен в прямом направлении к первому выводу ключа 4 и второму входу компаратора 1 напряжений, база подключена к выходу делителя 6 напряжения, а коллектор через токоограничительный резистор 9 соединен с источником 7 опорного напряжения, к которому подключены также другой вывод первого резистора 3 и вход делителя б напряжения.
Ключ 4 может быть выполнен, например, в виде тумблера, реле, управляемого внешними сигналами, или в виде иного известного средства коммутации.
Делитель б выполнен, в частности, в виде двух последовательно соединенных резисторов 10 и 11, преимущественно с равными значениями сопротивлений. Их номинальные значения могут изменяться, как правило, в больших пределах. Обычно номинальные значения сопротивлений резисторов 10 и 11 составляют единицы или десятки килоОм. В общем случае делитель б может иметь более сложную структуру, включающую несколько резисторов, переключатели и т.п.
Сопротивление резистора 3 выбирают обычно равным минимально допустимому значению сопротивления Кщ изоляции контролируемой сети.
В общем случае при выборе значений сопротивлений резисторов 3, 10 и 11 могут учитываться и другие факторы, например, допустимые значения входных напряжений и токов компаратора 1.
Параметры усиления транзистора 8 в предлагаемом устройстве мало критичны. Основным требованием к транзистору 8 является малое значение тока эмиттера при нулевом напряжении база-эмиттер, т.е. высокое значение статического сопротивления транзистора 8, которое должно существенно превыщать сопротивление резистора 3 для исключения влияния параметров транзистора 8 на результаты контроля сопротивления изоляции.
Значение сопротивления резистора 9 выбирают исходя из допустимого значения броска тока через транзистор 8 в момент подключения устройства к контролируемой сети. Обычно значение сопротивления резистора 9 составляет сотни Ом.
Источник 7 опорного напряжения может быть выполнен, например, в виде параметрического стабилизатора напряжения на полупроводниковом стабилитроне или иного стабильного источника напряжения. Напряжение источника 7 опорного напряжения может быть как положительной так и отрицательной полярности. В последнем случае в качестве транзистора 8 должен использоваться транзистор структуры р-п-р.
Индикатор 2 может быть выполнен, например, в виде лампы накаливания, светодиода и т.п.
Компаратор 1 может запитываться от источника 7 или от отдельного источника напряжения.
г тенциала, к которой подключены второй вывод источника 7 и второй вывод делителя б.
Предлагаемое устройство контроля сопротивления изоляции работает следующим образом.
В исходном состоянии ключ 4 находится в разомкнутом состоянии. На втором входе компаратора 1 действует сигнал более высокого уровня, чем на его первом входе. На выходе компаратора 1 сигнал имеет низкий уровень, что свидетельствует о высоком сопротивлении изоляции (контролируемая сеть не подключена). После замыкания ключа 4 сигнал на втором входе компаратора 1 равен нулю, т.к. емкость Сиз контролируемой сети в начальный момент не заряжена, напряжение на выходе компаратора 1 имеет высокий уровень. При этом транзистор 8 открыт и через него происходит заряд емкости Сиз током, максимальное значение которого зависит в основном от напряжения источника 7 и сопротивления резистора 9. Благодаря относительно невысокому сопротивлению резистора 9 происходит быстрый заряд емкости СизЕсли сопротивление Киз изоляции контролируемой сети существенно меньше заданного значения, емкость Сиз быстро зарядиться до .значения напряжения на первом входе компаратора 1, уменьшенного на значение напряжение база-эмиттер открытого транзистора 8 (примерно 0,б-т-0,7В). При этом сигнал на выходе компаратора 1 имеет высокий уровень, индикатор 2 показывает неисправность контролируемой сети.
Если сопротивление Киз изоляции контролируемой сети незначительно (на единицы процентов) меньше заданного значения, после быстрого заряда емкости Сиз До значения напряжения на первом входе компаратора 1, уменьшенного на значение напряжение база-эмиттер открытого транзистора 8, транзистор 8 закрывается и в дальнейшем не влияет на процесс контроля сопротивления изоляции. В этом случае дальнейший заряд емкости Сиз происходит относительно медленно через резистор 3. Однако время, в течение которого напряжение на емкости Сиз достигнет установившегося значения невелико, т.к. емкость Сиз была заряжена до значения близкого к значению напряжения на первом входе компаратора 1. При этом сигнал на выходе компаратора 1 сохраняет высокий уровень, индикатор 2 сигнализирует о неисправности контролируемой сети.
Если сопротивление Киз изоляции контролируемой сети выше заданного значения, после быстрого заряда емкости Сиз ДО значения напряжения на первом входе компаратора 1, уменьшенного на значение напряжение база-эмиттер открытого транзистора 8, транзистор 8 также закрывается и также не влияет в дальнейшем на процесс контроля сопротивления изоляции. В этом случае дальнейший заряд емкости Сиз происходит только через резистор 3. Время, в течение которого, напряжение на емкости Сиз достигнет значения, равного значению напряжения на первом входе компаратора 1 также невелико, т.к. емкость Сиз бьша заряжена до значения близкого к значению напряжения на первом входе компаратора 1. После достижения порогового напряжения на втором входе компаратора 1 и последуюшего его превышении компаратор 1 переключается, уровень сигнала на его выходе становится нулевым, индикатор 2 показывает исправность контролируемой сети.
В предлагаемом устройстве первый вход компаратора 1 может быть инвертирующим, а его второй вход, соответственно, неинвертирующим. В этом случае уровни сигналов, поступающих на вход индикатора 2, будут противоположны уровням в рассмотренном Bbmie примере.
Таким образом, предлагаемое простое устройство обеспечивает быстрый контроль сопротивления изоляции электрической сети.
Промышленная применимость изобретения определяется тем, что предлагаемое устройство может быть изготовлено на основании приведенного описания и чертежа и использовано для контроля сопротивления изоляции электрических сетей различного назначения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Патент РФ № 2044324, МПК G 01 R 27/18, опубл. 20.09.95г.
2.А.С. СССР № 1176265, МПК G 01 R 27/18, опубл. 30.08.85г.(прототип).