способ контроля сопротивления изоляции цепей постоянного тока относительно корпуса и устройство для его реализации

Формула изобретения

1. Способ контроля сопротивления изоляции цепей постоянного тока относительно корпуса, заключающийся в том, что группы исследуемых цепей поочередно подключают к источнику напряжения U постоянного тока через измерительный резистор R1, выполняют измерения напряжений U на резисторе R1, определяют сопротивление изоляции цепи по формуле Rизoл=R1×(U/ U-1), отличающийся тем, что исследуемые цепи группируются в двухмерную матрицу, состоящую из m строк и n столбцов; каждую группу исследуемых цепей поочередно подключают к источнику напряжения U постоянного тока через измерительный резистор R1, при этом каждая исследуемая цепь участвует в двух измерениях: сначала в составе строки матрицы, а затем в составе столбца матрицы; на основе анализа результатов измерений определяют цепи с пониженным сопротивлением изоляции относительно корпуса, причем выдача команд, измерение напряжений, вычисление сопротивлений изоляции и формирование результатов контроля осуществляется с помощью программного модуля.

2. Устройство для осуществления способа по п.1, содержащее: промышленный компьютер с программным модулем, управляющим работой устройства; платы аналогового ввода и дискретного вывода; реле, коммутирующие исследуемые цепи к измерительному каналу; диоды, источники питания постоянного тока, измерительный резистор, отличающееся тем, что минус источника питания подключают к корпусу, а плюс источника через измерительный резистор с помощью реле подключают к исследуемой группе цепей, причем для развязки цепей между собой по постоянному току используются диоды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к автоматизированным системам контроля, и применяется при контроле сопротивления изоляции электрических цепей постоянного тока относительно корпуса.

Известен измеритель электрического сопротивления изоляции, основанный на том, что блок формирования сигнала на выходе цифро-аналогового преобразователя обеспечивает тестовый сигнал, который через конденсатор накачки воздействует на корпус. К шине корпуса подключен выход усилителя, охваченного обратной связью, потенциал которого выше потенциала корпуса на заранее заданную величину. Между выходом усилителя и точкой обратной связи установлен ограничительный резистор, который в течение первого периода режима насыщения усилителя, когда доминирует емкостная нагрузка, определяет ток ускоренного заряда емкости утечки. После установления потенциала корпуса по величине падения напряжения на ограничительном резисторе определяется ток, протекающий через сопротивление утечки, и, зная величину скачка напряжения, определяется значение сопротивления изоляции (патент RU, № 242538801, МПК G01R 27/16, опубл. 27.07.2011).

Недостатки указанного устройства - техническая сложность, необходимость последовательного подключения исследуемых цепей к измерительной схеме коммутационными элементами.

Известен способ автоматического контроля сопротивления изоляции шин источников постоянного тока на корпус, отличающийся тем, что вначале определяют отсутствие короткого замыкания цепей источников постоянного тока на корпус, для чего выполняют два измерения корпусного тока между общей минусовой шиной и корпусом вначале с включением в цепь измерителя тока ограничивающего резистора, а затем с добавлением в цепь еще контрольного источника постоянного напряжения, вычисляют разницу двух измеренных токов и по величине этой разницы судят о наличии коротко-замкнутых конкретных цепей с корпусом, а при отсутствии короткого замыкания производят два измерения корпусного тока между общей минусовой шиной и корпусом с включением в цепь измерителя тока контрольного источника постоянного напряжения и без него и вычисляют эквивалентное сопротивление изоляции по разнице измеренных токов и величине напряжения контрольного источника (патент RU, № 2391679 С1, МПК G01R 31/02, опубл. 10.06.2010).

Недостаток указанного способа - определение отсутствия короткого замыкания перед контролем изоляции шин источников, выполнение двух измерений корпусного тока для определения сопротивления изоляции одной шины.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ измерения сопротивления изоляции в цепях постоянного тока, основанный на подключении к полюсам цепи постоянного тока цепи резисторов, состоящей из двух последовательно соединенных резисторов, имеющих одинаковую величину сопротивления, включении в место соединения резисторов между собой первого конца измерительной цепи, состоящей из последовательно включенных источника измерительного напряжения и измерителя тока, подключении второго конца измерительной цепи к элементу заземления, определении измерительного тока в измерительной цепи, включении источника измерительного напряжения то в одной полярности полюсов, то в противоположной полярности полюсов, определении эквивалентного измерительного тока как половины суммы двух абсолютных по величине значений измерительного тока, измеренных последовательно по времени, определении эквивалентного сопротивления цепи двух резисторов, делении величины напряжения измерительного источника на величину эквивалентного измерительного тока и вычитании от значения, полученного в результате этого деления, значения величины эквивалентного сопротивления цепи резисторов (патент RU, № 238485501, МПК G01R 27/18, опубл. 20.03.2010).

Недостаток указанного способа, выбранного за прототип, заключается в необходимости выполнения двух измерений для вычисления сопротивления изоляции каждой цепи и последовательного подключения исследуемых цепей к измерительной схеме коммутационными элементами, что приводит к увеличению затрачиваемого на измерения времени при большом количестве исследуемых цепей.

Предлагается способ для контроля сопротивления изоляции электрических цепей постоянного тока относительно корпуса и устройство для его реализации, обеспечивающие при большом количестве исследуемых цепей сокращение числа коммутационных элементов и сокращение времени, затрачиваемого на проведение измерений.

Предлагается способ контроля сопротивления изоляции электрических цепей постоянного тока относительно корпуса, заключающийся в том, что исследуемые цепи группируют в двухмерную матрицу, состоящую из m строк и п столбцов. Группы цепей, составляющих строки и столбцы матрицы, поочередно подключают к источнику напряжения U постоянного тока через измерительный резистор R1, выполняют измерения напряжений U на резисторе R1 и вычисляют сопротивления изоляции групп цепей по формуле Rизол=R1×(U/ U-1). При этом каждая исследуемая цепь участвует в двух измерениях: сначала в составе строки матрицы, а затем в составе столбца матрицы. На основе анализа результатов измерений определяют цепи с пониженным сопротивлением изоляции относительно корпуса, причем выдача команд, измерение напряжений, вычисление сопротивлений изоляции и формирование результатов контроля осуществляется с помощью программного модуля.

Предлагается также устройство для реализации этого способа. Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежом, на котором показана упрощенная принципиальная схема предлагаемого технического решения для варианта с 9 исследуемыми цепями.

Устройство содержит: Al - промышленный компьютер с платой аналогового ввода А2 и платой дискретного вывода A3, К1-К6 - реле, коммутирующие исследуемые цепи к измерительному каналу, R1 - измерительный резистор, V1-V18 - диоды, Rи1-Rи9 - исследуемые цепи, UZ1, UZ2 - источники питания постоянного тока. Устройство управляется программным модулем, заложенным в компьютере A1. Измерительный канал устройства включает в себя источник питания UZ1 напряжением U постоянного тока, резистор R1 и плату аналогового ввода А2. Минус источника подключают к корпусу, а плюс источника через резистор R1 с помощью реле К1-К6 подключают к исследуемой группе цепей.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

1. При выдаче команды на проверку сопротивления изоляции цепей строки 1 матрицы замыкается канал DO1 платы A3. Включается реле К1, которое подключает цепи Rи1, Rи2, Rи3 к измерительному каналу. Каналом АН платы А2 измеряется напряжение U на резисторе R1. Сопротивление изоляции этой группы цепей вычисляется по формуле Rизол=R1×(U/ U-1).

2. При выдаче команды на проверку сопротивления изоляции цепей строки 2 матрицы замыкается канал DO2 платы A3. Включается реле К2, которое подключает цепи Rи4, Rи5, Rи6 к измерительному каналу. Аналогично п.1 измеряется сопротивление изоляции этих цепей.

3. При выдаче команды на проверку сопротивления изоляции цепей строки 3 матрицы замыкается канал D03 платы A3. Включается реле КЗ, которое подключает цепи Rи7, Rи8, Rи9 к измерительному каналу. Аналогично п.1 измеряется сопротивление изоляции этих цепей.

4. При выдаче команды на проверку сопротивления изоляции цепей столбца 1 матрицы замыкается канал DO4 платы A3. Включается реле К4, которое подключает цепи Rи1, Rи4, Rи7 к измерительному каналу. Аналогично п.1 измеряется сопротивление изоляции этих цепей.

5. При выдаче команды на проверку сопротивления изоляции цепей столбца 2 матрицы замыкается канал DO5 платы A3. Включается реле К5, которое подключает цепи Rи2, Rи5, Rи8 к измерительному каналу. Аналогично п.1 измеряется сопротивление изоляции этих цепей.

6. При выдаче команды на проверку сопротивления изоляции цепей столбца 3 матрицы замыкается канал DO6 платы A3. Включается реле К6, которое подключает цепи Rи3, Rи6, Rи9 к измерительному каналу. Аналогично п.1 измеряется сопротивление изоляции этих цепей.

7. Проводится анализ полученных результатов измерений с целью выявления цепей с низким сопротивлением изоляции.

8. Происходит выдача оператору информации о состоянии изоляции исследуемых цепей.

Предложенное техническое решение дает при использовании положительный эффект, заключающийся в сокращении числа коммутационных элементов, отвечающих за подключение цепей к измерительному каналу, и в сокращении времени, затрачиваемого на проведение измерений. Для (m×n) исследуемых цепей требуется проведение всего (m+n) измерений.

Предлагаемое устройство может быть использовано в контрольно-проверочной аппаратуре (аппаратно-программных комплексах) для работ со сложными объектами контроля и в «интеллектуальных» средствах измерения сопротивления изоляции цепей.

Вышеуказанное устройство отработано и заложено в техническую документацию контрольно-проверочной аппаратуры системы телеметрического контроля изделий.