УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ТОКА

Полезная модель относится к контрольно-измерительной аппаратуре и может быть использована при тестировании электротехнических устройств, в частности устройств, предназначенных для защиты оборудования от перенапряжения.
Известны тестеры WAGO [1], применяемые при проверке устройств для защиты от перенапряжения, в основе которых используется стандартизированный тестовый импульс для проверки и классификации ограничителей всплесков напряжения. Эффективность защиты оценивается по токовой пропускной способности и пороговому напряжению. Форма и напряжение импульсов определены стандартом IEC 60060-1 / DIN VDE 0432, часть 2. Предпочтение отдается импульсам напряжением 1.2/50 и током 8/20.
Так же, для этих целей используется тестеры других фирм, например CITEL STP 800 / STP 1600 [2].
Все вышеописанные приборы имеют достаточно сложную схемотехнику и программное обеспечение, и соответственно высокую стоимость. Тестовый импульс в значительной степени уменьшает общую наработку на отказ устройств защиты от перенапряжения, что в свою очередь влияет на конечный результат использования.
Известно устройство [3], принятое в качестве прототипа - схема проверки (стр. 14 [3]) блока грозозащиты (ограничителя импульсных напряжений). Проверка тока утечки осуществляется по цепи питания, содержащей источник питания постоянного тока Б3-716, микроамперметр постоянного тока, резистор, переключатели.
Недостатком прототипа являются низкие эксплуатационные свойства, ввиду того, что проверка тока утечки осуществляется при подключении друг к другу ряда указанных элементов, с образованием набора громоздких элементов с множеством открытых проводов. Это также приводит к низкомууровню техники безопасности при измерении тока, возможны ошибки оператора при сборе элементов в схему проверки. Также при возникновении необходимости измерения тока (перед установкой для эксплуатации ограничителя напряжения, при его периодическом контроле) необходимо каждый раз заново собирать указанные элементы в схему проверки, что увеличивает трудоемкость процесса измерения тока. При этом для измерения тока утечки необходимо заранее устанавливать напряжение питания 30 В, показания снимаются со стрелочного амперметра, что снижает точность измерения тока.
Задачей полезной модели, на решение которой направлено техническое решение, является повышение надежности и точности измерения тока, повышение эксплуатационных свойств устройства.
Поставленная задача решается в устройстве измерения тока, характеризующимся тем, что содержит клеммную колодку, выполненную с возможностью подключения к источнику тестового напряжения и, через измерительную цепь, к блоку питания, при этом измерительная цепь включает переключатели, резистор и измерительные приборы, согласно техническому решению в качестве измерительных приборов использованы вольтметр и цифровой микроамперметр, а блок питания выполнен в виде трансформатора, с отдельными вторичными обмотками и гальванически раздельными стабилизированными выпрямителями.
Повышение надежности и точности измерения тока в заявленном устройстве обеспечивается путем применения цифрового микропроцессорного амперметра с ограничителем измеряемого тока, и отсутствием необходимости устанавливать напряжение питания путем применения в блоке питания интегральных стабилизаторов с изначально заданными напряжениями питания номинальным 24 В и максимальным 30 В (исключается ошибка оператора по выбору тестового напряжения питания схемы), так же имеется встроенный индикатор напряжения питания, что помогает контролировать процесс тестирования на разных режимах работы,
номинальном и максимальном напряжении питания схемы. Повышение эксплуатационных свойств устройства обеспечивается путем создания единой конструкции, что исключает ошибку оператора (отсутствует необходимость периодического сбора элементов в схему), и повышения безопасности при работе с устройством.
Устройство по полезной модели имеет в своем построении схемотехнику аналогового типа, кроме цифрового микроамперметра, и минимум используемых деталей, что упрощает способ его последующего воспроизводства. При этом он фактически не влияет на критические параметры испытуемого электротехнического оборудования и это не уменьшает их назначенный ресурс.
Совокупность существенных признаков полезной модели обеспечивает возможность контроля напряжения питания схемы контроля при коммутации внутреннего источника питания с помощью аналогового измерительного прибора. При проверке штекерных модулей тестируемого устройства контроль за токами утечки осуществляется при помощи цифрового микроамперметра, по которому и ведется контроль работоспособности устройства.
Техническое решение поясняется фигурами.
На фиг. 1 изображена схема устройства измерения тока.
На фиг. 2 - схема блока питания устройства измерения тока.
На фигурах элементы схемы устройства измерения тока имеют следующие обозначения: 1 - блок питания; 2 - вольтметр; 3 - микроамперметр, 4 - резистор, 5 - переключатель, 6 - переключатель полярности, 7 - многопозиционный переключатель режимов, 8 - клеммная колодка; 9 - выключатель; 10 - предохранитель; 11 - светодиод; 12 -резистор; 13 - трансформатор с разделенными вторичными обмотками; 14 - конденсатор; 15 - диодный мост; 16 - фильтрующий конденсатор; 17 - микросхема; 18, 19 - конденсаторы; 20 - переключатель.
Устройство измерения тока содержит клеммную колодку 8, выполненную с возможностью подключения к источнику тестового напряжения и, через измерительную цепь, к блоку питания 1. Измерительная цепь включает переключатель 5, переключатель 6 полярности, многопозиционный переключатель 7 режимов, резистор 4, а также измерительные приборы: вольтметр 2; микроамперметр 3.
Для индикации величины тока утечки применяется цифровой микропроцессорный микроамперметр с ограничителем измеряемого тока - микроамперметр 3, который питается от блока питания 1. Для отображения номинального и максимального напряжения питания схемы применяется стрелочный измерительный прибор - вольтметр 2.
Блок питания 1 выполнен в виде трансформатора 13 с разделенными вторичными обмотками и встроенного в первичную обмотку термопредохранителя 10, а также цепи индикатора питания, состоящего из светодиода 11 и резистора 12 ограничителя тока, трех гальванически разделенных стабилизированных выпрямителей. Каждый из гальванически разделенных стабилизированных выпрямителей включает диодный мост 15, фильтрующий конденсатор 16 и микросхему 17 (интегральный стабилизатор). В схеме также применяются конденсаторы 14, 18 и 19, переключатель 20 (многопозиционный переключатель диапазонов напряжения и режимов работы).
Таким образом, заявленное устройство отличается от прототипа следующим:
1. Наличием блока питания 1 с двумя стабилизированными напряжениями питания измерительной схемы 24 В и 30 В. Что в свою очередь исключает ошибку оператора по выбору тестового напряжения питания схемы. Так же имеется встроенный индикатор напряжения питания (вольтметр 2), функция помогает контролировать процесс тестирования на разных режимах работы, номинальном и максимальном напряжении питания
схемы. А также в блоке питания реализован дополнительный канал стабилизированного питания 9 В для цифрового микроамперметра 3.
2. Цифровым микроамперметром 3. Процесс измерения тока цифровым четырехразрядным микроамперметром исключает возможность ошибки при контроле тока утечки, что повышает надежность схемы при определении качества тестируемого элемента (ограничителя перенапряжения фирмы WAGO).
3. Установленным стандартным разъемом фирмы WAGO (клеммная колодка 8). Который исключает ошибку неправильного подключения тестируемого элемента.
Рассмотрим работу заявленного устройства при тестировании, например, устройства для защиты от перенапряжения оборудования компрессорной станции газопровода.
Тестирование может проводиться перед установкой для эксплуатации и при периодическом контроле, при этом обеспечивается оперативная проверка устройства для защиты от перенапряжения путем подачи напряжения питания постоянного тока и измерения тока утечки. Ток утечки проверяется в прямом (+L и -N), обратном подключении (-L и +N) источника тестового напряжения номинального 24 В, максимального 30 В и относительно L/N к РЕ. Проверка осуществляется минимально в 2-х точках характеристики, номинальным рабочим напряжением 24 В при 5 мкА и максимальным напряжением 30 В при 10 мкА.
Напряжение сети переменного тока 220 В/50 Гц поступает на переключатель 9 блока питания 1 и через предохранитель 10 запитывает цепь индикатора питания, состоящего из светодиода 11 и резистора 12 ограничителя тока, затем напряжение сети попадает на первичную обмотку трансформатора 13. Снимаясь с вторичных обмоток трансформатора 13, напряжение фильтруется на конденсаторе 14 и выпрямляется диодным мостом 15. После этого напряжение постоянного тока сглаживается на конденсаторе 16. Микросхема 17 служит для стабилизации напряжения до четко установленного напряжения на выходе, конденсатор 18 предотвращает самовозбуждение интегрального стабилизатора 17. Конденсатор 19 предназначен для фильтрации высокочастотных помех на выходе блока питания 1.
Напряжение блока питания 1 поступает в измерительную цепь устройства. Стрелочный вольтметр 2 указывает величину напряжения тестирования 24 В или 30 В. Ток измерительной цепи, протекая через переключатели режимов 6, 7 в зависимости от их положения 1 или 2 и замкнутого контакта 5 проходит по цепям устройства защиты от перенапряжения. В зависимости от состояния его элементов величина тока утечки, ограничиваясь резистором 5 и протекая через шунт микроамперметра 3, отображается на ЖКИ дисплее.
Величина тока не должна превышать для 24 В, 5-8 мкА и для 30 В, 8-10 мкА.
Заявленный тестер ограничителей перенапряжения конструктивно довольно прост, надежен и удобен для самостоятельного использования.
1. Измерительный инструмент Wago - Компания "Электра", найдено в Интернет 15.11.2013, www.elecktra.ru;
2. Инновационная система защиты от перенапряжения. Редакция 8.1, найдено в Интернет 15.11.2013, www.poligon.info/catalog/index.php?SECTION_ID=5634;
3. Руководство по эксплуатации МДВГ.426475.003 РЭ «Блок грозозащиты Мида-бгз-301 и блок грозозащиты взрывозащищенный Мида-бгз-301-ex», 2003 г. Стр. 14.