SU1298691A1

SU1298691A1 - Преобразователь сопротивлени изол ции сетей переменного тока с изолированной нейтралью

Info

Publication number: SU1298691A1
Application number: SU853976313A
Authority: SU
Inventors: Сергей Вячеславович Анисимов; Алексей Леонович Лысенко; Владимир Иванович Якименко
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский институт электроизмерительных приборов
Priority date: 1985-11-18
Filing date: 1985-11-18
Publication date: 1987-03-23

Abstract

Изобретение относитс к электроизмерительной технике. Цель изобретени - уменьшение динамической погрешности . Преобразователь содержит генератор 2 тестового посто нного тока, фильтры 3 и 5 нижних частот, трансформатор 7 и демодул тор 18. Дн достижени поставленной цели в устройство введены ключ 4, фильтр 6 верхних частот, умножитель 7, сумматор В, генераторы 9 и 10 опорных, напр жений , компараторы 1 и 12, преобразователь 13 интервал времени - напр жениеS элемент ИЛИ 14, коммутатор 15, модул тор 16 и образованы новые функциональные св зи. В описании представлен один из вариантов выполнени преобразовател 13 интервал времени - напр жение, 3 ил. 00 toK

Description

Изобретение относитс к электроизмерительной технике и предназгш те- но дл непрерывного измерени величины сопротивлени изол ции сетей переменного тока с изолированной нейтралью ,, наход щихс под напр жением или обесточенных, и выдачи нормализованного сигнала, например, дл систем судовой автоматики и сбора информации .

Цель изобретени - уменьшение динамической погрешности измерений.

На фиг.1 представлена функциональна схема преобразовател сопротивлени изол ции; на фиг.2 - напр жение на эквивалентном импедансе изол ции при переходном процессе (а),, требуема амплитудно-частотна характеристика второго фильтра нижних частот (б), напр жение на выходе фильтра верхних частот (в), требуема передаточна характеристика первого компаратора (г); на фиг.3 - преобразователь интервалвремени-напр жение.

Устройство содержит контролируемую сеть I5 последовательно соединенные генератор 2 тестового посто нного тока, фильтр 3 нижних частот, ключ 4, фильтр 5 нижних частот фильтр 6 верхних частот, умножитель 7 и сумматор 8. Генераторы 9 и 10 опорных напр жений, подключенные к первым входам компараторов и 12, преобразователь 13 интервал времени напр жение, элемент ИЛИ 14 и последовательно соединенные коммутатор 15, модул тор 16, трансформатор 17 и демодул тор 18, Первый вход и выхо умножител 7 подключены к вторым вхо дам соответственно компараторов 11 и 2. Выход элемента ГШИ 14 подключен к управл ющему входу коммутатора 15. Выход контролируемой сети 1 под- . ключен к входу фильтра 5 нижних частот , а выход демодул тора 18 вл етс выходом преобразовател сопротивлени изол ции.

Преобразователь 13 интервал времени - напр жение содержит элемент НЕ 19, RS-триггер 20 с динамическим управлением, генератор 21 опорного напр жени ( )s ключ 22, интегратор 23 со сбросом, экспоненциатор

Пусть в контролируемой сети произошло подключение потребител с боль шими емкост ми фаз относительно корпуса. Напр жение (без учета сетевой составл ющей) на эквивалентном импедансе изол ции в Этом случае име

24, делитель 25, устройство 26 выбор- е форму, показанную на фиг.2а. ки и хранени , элемент 27 задержки. Дп того, чтобы обеспечить макси- Преобразователь сопротивлени изо-, л ции сетей переменного тока работает следующим образом.

мальное подавление переменных составл ющих входного сигнала с частотами,, кратными сетевой, и при этом макси

5

0

п

0

5

При включении напр жени питани на выходе фильтра 5 нижних частот устанавливаетс нулевое напр жение, кое же напр жение устанавливаетс на выходе фильтра 6 верхних частор, и следовательно, на выходе умножи- техг 7. Поскольку напр жение на вто-- рых входах компараторов 11 и 12 меньше , чем опорные напр жени на их первых входах, на выходах этих-.компараторов устанавливаютс сигналы логического О , Это приводит к замыканию ключа 4, к установлению нулевого напр жени на выходе преобразовател 13 интервал времени - напр же ние и к установлению коммутатора 15 в положение 2.

Ток 1 от генератора 2 фильтр

ключ 4 протекает в контролируемую сеть 1, вызыва зар д эквивалентной емкости (GUJ) изол ции. Изменение на- пр жени на полном импедансе изол ции передаетс на выход фильтра 5 нижних частот. Так как содержание высокочастотных составл ющих в спектре такого сигнала невелико, то напр жение на выходе фильтра 6 верхних частот также небольшое и меньше .величины напр жени U генератора 9, В результате уровень сигнала на выходе компаратора 1 не измен етс , ключ 4 остаетс замкнутым и процесс зар да емкостей изол ции заканчиваетс установх ением на эквивалентном сопротивлении (S,j) изол ции напр жени :

.. от генератора z через 3 нижних частот и замкнутый

.и.

R,

т )

Изменение напр жени на импедансе изол ции е выхода фильтра 5 нижних частот через коммутатор 15 (наход щийс в положении 2), модул тор 16, трансформатор 17,, демодул тор 18 поступает на выход преобразовател . Окончание этого процесса чает, что преобразователь вьппел на рабочий режим.

Пусть в контролируемой сети произошло подключение потребител с большими емкост ми фаз относительно корпуса. Напр жение (без учета сетевой составл ющей) на эквивалентном импедансе изол ции в Этом случае имее форму, показанную на фиг.2а. Дп того, чтобы обеспечить макси-

е форму, показанную на фиг.2а. Дп того, чтобы обеспечить макси-

мальное подавление переменных составл ющих входного сигнала с частотами,, кратными сетевой, и при этом макси31298691

мально сохранить при передаче форму на сигнала (фиг,2а) фильтр 5 нижних час- м тот должен иметь АЧХ вида, изображенного на фиг.26, Нули его коэффициента . передачи должны располагатьс на частотах , равных

5 где по

D

01

1-Q,

где Q,

Р - кругова частота первой гармоники сетевого Напр жени .

С выхода фильтра 5 нижних частот экспоненциальный сигнал поступает на выход фильтра б верхних частот, вызыва на его выходе реакцию CUg(t)) вида,показанного на фиг.2в.

Компаратор I1 должен обладать передаточной характеристикой с гистерезисом вида, изображенного на фиг.2г Воздействие на его вход сигнала U(t) вызывает на его выходе по вле- ние импульса длительностью t,, отключающего , с помощью ключа 4, на это врем генератор 2 от контролируемой сети , запускающего преобразователь 13 интервал времени - напр жение и переключающего коммутатор 15 в положение 1. По окончании импульса на выходе преобразовател 13 интервал времени - напр жение по вл етс и удерживаетс напр жение

и

1Э

лъ

фв4

где С

- посто нна времени фильтра 6 верхних частот. В умножителе 7 фopм фyeтc напр жение Uy(t), противоположное по .знаку напр жению и y(t) фильтра 5 и величины такой, что напр жение на выходе сумматора 8

Ug{t) U5(t) + V(t) и,

где .UK - значение U, к которому стремитс Ug(t) (фиг.2а).

Пока величина напр жени ) больше, чем Ujjf, выходе компаратора 12 - сигнал логической 1, а коммутатор 15 (управл емый через элемент 14 ИЛИ) находитс в положении 1. Сброс компаратора 12 приводит к сбросу в ноль напр жени и подключению к входу модул тора 16 выхода фильтра 5 нижних частот.

Таким образом, несмотр на то, что в контролируемой сети I происходит коммутаци потребител с больгаими емкост ми фаз относительно корпуса и возникает переходный процесс

с посто нной времени с. i

из а.

выходе преобразовател через вре

-эо.

3/. . О B-v ДМ

ИЗ

на м

где Сд;, - посто нна времени демодул тора 18, по вл етс напр жение Uig .

Это напр жение несет информацию о R| и примерно (с погрешностью не более 10-15%) равно асимптотическому значению напр жени (U К к° торому стремитс напр жение.

Функци преобразовани преобразо-. вател 13 (фиг.З) имеет вид

и„ k.e

1

где k - коэффициент, завис щий от посто нной времени Оф5 . Преобразоват.ель 13 работает следующим образом.

В исходном состо нии на входах преобразовател 13 - сигнал логичесг кого О с вьпсодов компараторов 11 и 12. На выходе триггера 20 - сигнал логической 1, удерживающий интегратор 23 и устройство 26 выборки и хранени в обнуленном состо нии.

По фронту импульса, поступающего на первый вход преобразовател 13 интервал времени - напр жение, на выходе триггера 20 устанавливаетс сигнал логического О, разрешающий работу интесратора 23 и устройства 26 выборки и хранени .

Под воздействием этого же импульса замыкаетс ключ 22 и интегратор 23 в течение промежутка времени t интегрирует посто нное напр жение , подаваемое с-генератора 21 опорного напр жени . По окончании этого процесса на выходе интегратора 23 имеетс следующее напр жение :

„

г -- .

кит «

ri-t- --i .тт °

где

Инг

- посто нна ратора 23.

времени интег-

5

Напр жение на выходе экспоненциа- тора 24

„ и .,Р .. ,0113

) , С-И

А

так

и7

как t

.tn

сь

5 , 129 Напр жение на выходе делител 25

п 1, iu.А Jfl

15 А

(pв (Р84Это напр жение через интервал вре- мен t;j , определ емый параметрами элемента 27 задержки, после окончани импульса с выхода компаратора 11 запоминаетс в устройстве 26 выборки и хранени .

Возврат -преобразовател 13 интер- вал времени - напр жение в исходное состо ние происходит по срезу импульса , поступающего на второй вход преобразовател 1 3 интервал време;- ни - напр жение. При этом также осуществл етс обнуление интегратора 23 и устройства 26 выборки и хранени ,

Claims

Формула изобре тени

Преобразователь сопротивлени изол ции сетей переменного тока с изолированной нейтралью, содержащий генератор тестового посто нного тока,, первый и второй фильтры- нижних частот и последовательно соединенные модул тор, трансформатор и демодул тор, при этом первый вьгход генератора тестового посто нного тока подключен к корпусу, второй выход соединен с входом первого фильтра нижних частот, а выход демодул тора вл етс выходом преобразовател сопротивлени изол ции, о т л и ч а ю щ и й-

-

0

3,5

5

30

с тем, что,, с и.елью уменьшени динамической погрешности измерений, в него введены первый и второй генераторы опорных напр жений, первый и второй компараторы,, преобразователь интервал времени - напр жение, ключ, элемент ИЛИ и последовательно соединенные фильтр верхних частот, умножитель , сумматор и коммутатор 5 при , этом второй вход коммутатора объеди ней с входом фильтра верхних частот и вторым входом сумматора и подключен к выходу второго фильтра нижних частот, вход которого через ключ подключен к выходу первого фильтра нижних частот, выходы первого, и второго генераторов опорных напр жений соединены с первыми входами соответ-- ственно первого и второго кo mapaтo- ров, вторые входы которых подключены соответственно к первому входу и выходу умножител , выход первого компаратора соединен с управл ющим входом ключа, входом запуска преобразовател интервал времени - напр жение и с первым входом элемента ИЛИ, выход второго компаратора соединен с вторым входом элемента ШШ и с входом обнулени преобразовател интервал времени - напр жение, выход которого подключен к второму входу умножител , а выход элемента- ИЛИ подключен к управл ющему входу ком1«5утато- ра, вьпсод которого соединен с входом модул тора.

а а

«If u«

1298691

ад

4

«вtw.

Фц&Г

Редактор Н:.Бобкова

ZkJ

Составитель И.Михалев

Техред И.Попович Корректор А. Зимокосов

(Заказ 885/48 Тираж 731Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

«л.