Способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство его реализации

Способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом и устройство его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области электроизмерительной техники, в частности к автоматизированным системам контроля электрического сопротивления изоляции в аппаратуре, где содержится большое число электрически разобщенных цепей, связь между которыми недопустима, и может быть использовано при контроле сопротивления и прочности изоляции этих электрических цепей электро- и радиотехнических изделий.

Известен способ измерения электрического сопротивления изоляции, основанный на измерении сопротивления между первой и второй шинами [1].

Недостаток этого способа состоит в том, что он не позволяет проводить измерения между группой контактов и отдельным контактом, не учитывает сопротивления утечки средств измерения и не предусматривает возможность проведения измерений в автоматическом режиме.

Известно устройство для измерения электрического сопротивления изоляции [1], содержащее первую и вторую шины измерения, мультиплексор, аналого-цифровой преобразователь и блок управления.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не позволяет проводить измерения между группой контактов и отдельным контактом, не учитывает сопротивления утечки средств измерения и не предусматривает возможность проведения измерений в автоматическом режиме.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом является способ, реализованный в [2], включающий измерение сопротивления между первой и второй шинами с использованием заданного напряжения U_ИЗ.

Недостаток этого способа состоит в том, что он не учитывает сопротивление утечки средств измерения и не предполагает проведение измерений в автоматическом режиме.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству измерения электрического сопротивления изоляции является устройство [2], содержащее первую и вторую шины измерения, блок управления и первую группу из n (n=1, 2, …) ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с соответствующей входной цепью из n цепей.

Недостаток этого устройства состоит в том, что оно не учитывает сопротивление утечки средств измерения и не предполагает проведение измерений в автоматическом режиме.

Задача изобретения - повышение точности измерения электрического сопротивления изоляции за счет определения и учета сопротивления утечки средств измерения, и, как следствие, увеличение точности определения прочности изоляции, и расширение функциональных возможностей за счет проведения измерений в автоматическом режиме.

Решение этой задачи достигается тем, что способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом, включающий измерение сопротивления между первой и второй шинами с использованием заданного напряжения U_ИЗ, предполагает вначале измерение сопротивления R₁ между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной, затем измерение сопротивления R₂ между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной с подключенным к ней отдельным контактом и определение по результатам измерений сопротивления изоляции R_ИЗ между группой объединенных контактов и отдельным контактом в виде R_ИЗ=(R₁·R₂)/(R₁-R₂), а оценку прочности изоляции проводят путем сравнения фактического тока утечки I_УТ=U_ИЗ/R_ИЗ с допустимым, определяющим заданную прочность изоляции.

В устройство для измерения электрического сопротивления изоляции, содержащее первую и вторую шины измерения, блок управления и первую группу из n (n=1, 2, …) ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с соответствующей входной цепью группы из n входных цепей, дополнительно введены измеритель сопротивлений и вторая группа из n ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с соответствующей входной цепью группы из n входных цепей, выходы ключей второй группы соединены со второй шиной измерения измерителя сопротивлений, первая шина измерения которого соединена с выходами ключей первой группы, входы управления ключей первой и второй групп соединены с соответствующими выходами блока управления, информационный вход которого соединен с выходом измерителя сопротивлений.

Блок управления содержит устройство ввода информации, процессор, запоминающее устройство и программируемую логическую интегральную схему, выходы которой являются выходами сигналов управления ключами, а шины ввода-вывода информации запоминающего устройства, программируемой логической интегральной схемы и устройства ввода информации соединены с соответствующими шинами процессора, при этом, вход устройства ввода информации является информационным входом блока управления.

На фиг.1 приведена блок-схема устройства для измерения электрического сопротивления изоляции, реализующая способ измерения сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом. На схеме фиг.1: 1 - первая шина измерения, 2 - вторая шина измерения, 3 - измеритель сопротивления, 4 - блок управления, 5 - первая группа из n ключей, 6 - вторая группа из n ключей, 7 - группа из n входных цепей, 8 - информационный вход блока управления, 9₁, 9₂, …9_n - выходы сигналов управления ключами первой группы, 10₁, 10₂, …10_n - выходы сигналов управления ключами второй группы.

На фиг.2 приведена блок-схема блока управления.

На схеме фиг.2: 11 - устройство ввода информации, 12 - процессор, 13 - запоминающее устройство, 14 - программируемая логическая интегральная схема.

В предлагаемом устройстве первая шина измерения 1 соединена с первым входом измерителя сопротивлений 3 и с выходами ключей первой группы из n ключей 5, вторая шина измерения 2 соединена со вторым входом измерителя сопротивлений 3 и с выходами ключей второй группы из n ключей 6. Сигнальные входы первой 5 и второй 6 групп из n ключей соединены между собой и с соответствующей входной цепью группы из n входных цепей 7, входы управления ключей первой 5 и второй 6 групп из n ключей соединены с соответствующими выходами блока управления 4, информационный вход которого соединен с выходом измерителя сопротивления 3.

На схеме фиг.2 шины ввода-вывода информации запоминающего устройства 13, программируемой логической интегральной схемы 14 и устройства ввода информации 11 соединены с соответствующими шинами процессора 12, выходы 9₁, 9₂, …9_n и 10₁, 10₂, …10_n программируемой логической интегральной схемы 14 являются выходами сигналов управления ключами первой 5 и второй 6 групп из п ключей. Вход 8 устройства ввода информации 11 является информационным входом блока управления 4.

Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции, реализующее способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом работает следующим образом.

Пусть, например, требуется определить сопротивление и прочность изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом, причем группу объединенных контактов составляют входные цепи 7₁, 7₃, 7₅, 7₈, а отдельным контактом является входная цепь 7₂. В запоминающем устройстве 13 (фиг.2) хранится массив данных, определяющий порядок и последовательность работы процессора 12 в части управления программируемой логической интегральной схемой (ПЛИС) 14 и приема информации от измерителя сопротивлений 3.

В рассматриваемом случае процессор 12 и ПЛИС 14 формируют на выходах 9₁, 9₃, 95₅, 9₈ блока управления 4 сигналы, открывающие соответственно ключи 5₁, 5₃, 5_5, 5₈ первой группы из n ключей 5, образуя группу объединенных контактов и подключая ее к первой шине измерения 1. Далее процессор 12 формирует сигнал на проведение измерения сопротивления R₁ измерителем сопротивлений 3 между первой 1 и второй 2 шинами и регистрирует это измерение. Затем процессор 12 и ПЛИС 14 формируют выходной сигнал 10 г блока управления 4, открывающий ключ 6₂ второй группы из n ключей 6, подключая входную цепь 7₂ ко второй шине измерения 2. Далее процессор 12 формирует сигнал по информационному входу блока управления 8 (например, ком. порту RS-232) на проведение измерения сопротивления R₂ измерителем сопротивлений 3 между первой 1 и второй 2 шинами и регистрирует это измерение.

Сопротивление R₂ является результатом измерения параллельно соединенных сопротивлений R₁ и определяемого сопротивления изоляции Риз между группой объединенных контактов и отдельным контактом. Исходя из этого, сопротивление между группой объединенных контактов и отдельным контактом будет равно

Прочность изоляции определяется допустимым током утечки I_УТ этой цепи при подаче на эту цепь заданного напряжения U_ИЗ. Измерение прочности изоляции проводится по методике (1), при этом измерения сопротивлений проводятся измерителем сопротивлений 3 при заданном измерительном напряжении U_ИЗ. Ток утечки определяют в виде

Если определенный согласно (2) ток утечки I_УТ меньше заданного допустимого тока, то измеряемая цепь обладает заданной прочностью изоляции.

Рассматриваемое устройство измерения электрического сопротивления изоляции может в автоматическом режиме проводить измерения между любыми группами объединенных контактов в соответствии с описанными выше правилами. Для этого достаточно в запоминающее устройство 13 занести необходимый массив данных, определяющий каждую группу объединенных контактов и каждый отдельный контакт.

Сравним по точности известное устройство [2] и предлагаемое устройство, реализующее предлагаемый способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом. Известное устройство [2] не учитывает сопротивление утечки средств измерения, а оно может быть соизмеримым с сопротивлением изоляции измеряемых цепей. Если, например, сопротивление средств измерения R₁ равно 50 Мом, а сопротивление изоляции измеряемой цепи R_ИЗ равно 20 Мом, то измеренное известным способом сопротивление изоляции R_ИЗ1 будет равно 14,3 Мом. Погрешность измерения

δ=(R_ИЗ-R_ИЗ1)/R_ИЗ·100(%)=28,6%.

Аналогичная погрешность будет и при определении прочности изоляции известным способом.

Таким образом, предлагаемый способ измерения сопротивления изоляции обладает более высокой точностью.

Известное устройство [2] не позволяет измерять сопротивление между любой группой объединенных контактов и любым отдельным контактом в автоматическом режиме. Предлагаемый способ и устройство может в автоматическом режиме проводить измерения сопротивления изоляции между любыми группами объединенных контактов и отдельным контактом, что расширяет функциональные возможности.

Предлагаемая совокупность признаков в рассмотренных авторами решениях не встречалась для решения поставленной задачи и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень". В качестве элементов для реализации устройства могут быть использованы стандартные ключи, универсальные измерители сопротивлений, например, GPT-735A, программируемые логические интегральные схемы, например, EP 2C5Q208C8, запоминающие устройства, процессоры.

Литература

1. Патент Российской Федерации №2377580, кл. G01R 27/16, 2009 г.

2. Патент Российской Федерации №2230332.

1. Способ измерения электрического сопротивления изоляции между группой объединенных контактов и отдельным контактом, включающий измерение сопротивления между первой и второй шинами с использованием заданного напряжения U_ИЗ, отличающийся тем, что вначале измеряют сопротивление R₁ между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной, затем измеряют сопротивление R₂ между первой шиной с подключенной к ней группой объединенных контактов и второй шиной с подключенным к ней отдельным контактом и по результатам измерений определяют сопротивление изоляции R_ИЗ между группой объединенных контактов и отдельным контактом в виде R_ИЗ=(R₁·R₂)/R₁-R₂), а оценку прочности изоляции проводят путем сравнения фактического тока утечки I_УТ=U_ИЗ/R_ИЗ с допустимым, определяющим заданную прочность изоляции.

2. Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции по п.1, содержащее первую и вторую шины измерения, блок управления и первую группу из n (n=1, 2, 3 …) ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с соответствующей входной цепью группы из n входных цепей, отличающееся тем, что в него дополнительно введены измеритель сопротивлений и вторая группа из n ключей, сигнальный вход каждого из которых соединен с соответствующей входной цепью группы из n входных цепей, выходы ключей второй группы соединены со второй шиной измерения универсального измерителя сопротивлений, первая шина измерения которого соединена с выходами ключей первой группы, входы управления ключей первой и второй групп соединены с соответствующими выходами блока управления, информационный вход которого соединен с выходом измерителя сопротивлений.

3. Устройство для измерения электрического сопротивления изоляции по п.2, отличающееся тем, что блок управления содержит устройство ввода информации, процессор, запоминающее устройство и программируемую логическую интегральную схему, выходы которой являются выходами сигналов управления ключами, а шины ввода-вывода информации запоминающего устройства, программируемой логической интегральной схемы и устройства ввода информации соединены с соответствующими шинами процессора, при этом вход устройства ввода информации является информационным входом блока управления.