一种充电法测量绝缘电阻的装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 212301687 U(45)授权公告日 2021.01.05

(21)申请号 202021033497.4(22)申请日 2020.06.08

(73)专利权人 哈尔滨理工大学

地址 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学

府路52号(72)发明人 陈旭　韩永森　唐熹　张梦男　

刘彦泽　(74)专利代理机构 哈尔滨市伟晨专利代理事务

所(普通合伙) 23209

代理人 荣玲(51)Int.Cl.

G01R 27/08(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图2页

(54)实用新型名称

一种充电法测量绝缘电阻的装置(57)摘要

本实用新型提供了一种充电法测量绝缘电阻的装置。该装置由电压源，总开关，三电极系统的绝缘电阻，测量装置以及计时器组成，其中三电极系统的绝缘电阻包括三个电极，高压极、测量极和保护极，高压极与电压源相连，测量极与之后的测量装置相连，保护极与地相连。其中的测量装置包括电容C，电压跟随器以及积分器组成。通过积分器的积分，采集计算得出C0上的电荷Q，利用公式Ix＝Q/t求出电流Ix,再利用公式Rx＝U/Ix＝Ut/Q求出最终待测绝缘电阻的值Rx。

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权　利　要　求　书

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1.一种充电法测量绝缘电阻的装置，其特征在于，包括电压源U、总开关S1、调节开关S2、待测绝缘电阻Rx、第二放大器A2和计时器，电压源U的一端接地，电压源U另一端与总开关S1串联，总开关S1的另一端与待测绝缘电阻Rx相连，调节开关S2的固定端与待测电阻Rx连接，调节开关S2的活动端择一地与电容C0的一端或第二放大器A2的正输入端连接，电容C0的另一端通过第三电阻R3与第二放大器A2负输入端连接，第二放大器A2的负输入端和输出端并联有第一电容C1和第四电阻R4；所述计时器的第2引脚连接第三开关S3的活动端，第三开关S3的固定端连接有第三电源Vcc3，第三电源Vcc3的另一端接地，计时器的第7引脚通过第五电阻R5连接第二电源Vcc2，第二电源Vcc2的另一端接地，计时器的第4引脚和第8引脚接通第一电源Vcc1，计时器的第1引脚接地，计时器的第5引脚通过第二电容C2接地；所述调节开关S2和第三开关S3同步开关。

2.根据权利要求1所述的一种充电法测量绝缘电阻的装置，其特征在于：所述第二放大器A2的输出端连有示波器。

3.根据权利要求1所述的一种充电法测量绝缘电阻的装置，其特征在于：所述计时器的第3引脚连接显示器。

4.根据权利要求1所述的一种充电法测量绝缘电阻的装置，其特征在于：还包括第一放大器A1，所述电容C0的另一端通过第一电阻R1与第一放大器A1的正输入端连接，第一放大器A1的负输入端连接有第二电阻R2，第二电阻R2的另一端与第一放大器A1的输出端汇合后连接有有第三电阻R3，第三电阻R3与第二放大器A2的负输入端连接。

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说　明　书

一种充电法测量绝缘电阻的装置

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技术领域

[0001]本实用新型涉及电气绝缘测试技术领域，特别是涉及一种充电法测量绝缘电阻的装置。

背景技术

[0002]目前，交流电机、电源变压等电气设备的绝缘电阻大多是在其停止运行设备运行或大修状态下进行测量的。为防止交流电机等电器设备在运行过程中绝缘的下降，引起故障扩大，有必要在设备运行过程中监测其绝缘电阻。同时也是高压绝缘试验预备试验，在进行比较危险和破坏性的实验之前，先进行卷圆电阻的测试，可以提前发现绝缘材料比较大的绝缘缺陷，并提前采取相应的措施，避免完全破坏被试物的绝缘。绝缘电阻的测试在高压试验中是不可缺少的。

[0003]目前现有的充电法测量绝缘电阻的装置如图3所示，由一个试样绝缘电阻，一个电容，一个电压源和一个静电计组成。电压源与试样绝缘电阻和电容串联，静电计与电容并联，实验绝缘电阻的保护级，电容和静电计的一端接地。在传统的充电法中，由于静电计的价钱较高，导致传统充电法的装置成本较高。而且其中时间的测量一般是通过秒表进行测量的，时间测量不精确，会导致最后的结果出现误差。以上两个问题是绝缘电阻测量的充电法急需解决的问题。

实用新型内容

[0004]为了解决现有的绝缘电阻的测量充电法测量装置的不足，本实用新型提供了一种直接测量电荷且将测量的开关与计时器的开关做成单刀双掷开关，精准的测量时间测量装置。

[0005]一种充电法测量绝缘电阻的装置，包括电压源U、总开关S1、调节开关S2、待测绝缘电阻Rx、第二放大器A2和计时器，电压源U的一端接地，电压源U 另一端与总开关S1串联，总开关S1的另一端与待测绝缘电阻Rx相连，调节开关S2的固定端与待测电阻Rx连接，调节开关S2的活动端择一地与电容C0的一端或第二放大器A2的正输入端连接，电容C0的另一端通过第三电阻R3与第二放大器A2负输入端连接，第二放大器A2的负输入端和输出端并联有第一电容C1和第四电阻R4；所述计时器的第2引脚连接第三开关S3的活动端，第三开关S3的固定端连接有第三电源Vcc3，第三电源Vcc3的另一端接地，计时器的第7引脚通过第五电阻R5连接第二电源Vcc2，第二电源Vcc2的另一端接地，计时器的第4引脚和第8引脚接通第一电源Vcc1，计时器的第1引脚接地，计时器的第5引脚通过第二电容C2接地；所述调节开关S2和第三开关S3同步开关。[0006]优选的：所述第二放大器A2的输出端连有示波器。[0007]优选的：所述计时器的第3引脚连接显示器。[0008]优选的：还包括第一放大器A1，所述电容C0的另一端通过第一电阻R1与第一放大器A1的正输入端连接，第一放大器A1的负输入端连接有第二电阻R2，第二电阻R2的另一端

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与第一放大器A1的输出端汇合后连接有有第三电阻R3，第三电阻R3与第二放大器A2的负输入端连接。

[0009]本实用新型的有益效果在于：[0010]1、其监测电源采用开关型稳压电源模块，其过流保护及短路保护效果好。[0011]2、本实用新型中的模数转换采用电压/频率方式转换，可靠性高、抗干扰能力强。[0012]3、本测量装置相较于现在传统的充电法测量绝缘电阻的方法，直接测量电荷，不应用静电计可以装置的成本。[0013]4、用单刀双掷开关把计时器和测量装置联系到一起，可以准确的测量时间。附图说明

[0014]图1是充电法测量绝缘电阻装置的电路结构示意图；

[0015]图2是具体实施方式二中充电法测量绝缘电阻装置的电路结构示意图；[0016]图3是现有的测量绝缘电阻的装置电路结构示意图；[0017]图中，U为电压源，S1为总开关，S2为调节开关，S3为第三开关，Rx为三电极系统的绝缘电阻，R1为第一电阻，R2为第二电阻，R3为第三电阻，R4为第四电阻，C0为电容，C1为第一电容，C2为第二电容，A2为第二放大器，VCC1为第一电源，VCC2为第二电源，VCC3为第三电源，555为计时器。

具体实施方式

[0018]具体实施方式一：参照图1说明本实施方式，本实施方式的一种充电法测量绝缘电阻的装置，包括电压源U、总开关S1、调节开关S2、待测绝缘电阻Rx、第二放大器A2和计时器，电压源U的一端接地，电压源U另一端与总开关S1 串联，总开关S1的另一端与待测绝缘电阻Rx相连，调节开关S2的固定端与待测电阻Rx连接，调节开关S2的活动端择一地与电容C0的一端或第二放大器 A2的正输入端连接，电容C0的另一端通过第三电阻R3与第二放大器A2负输入端连接，第二放大器A2的负输入端和输出端并联有第一电容C1和第四电阻 R4；所述计时器的第2引脚连接第三开关S3的活动端，第三开关S3的固定端连接有第三电源Vcc3，第三电源Vcc3的另一端接地，计时器的第7引脚通过第五电阻R5连接第二电源Vcc2，第二电源Vcc2的另一端接地，计时器的第4引脚和第8引脚接通第一电源Vcc1，计时器的第1引脚接地，计时器的第5引脚通过第二电容C2接地；所述调节开关S2和第三开关S3同步开关。[0019]更进一步的技术方案，所述第二放大器A2的输出端连有示波器，所述计时器的第3引脚连接显示器。

[0020]一种充电法测量绝缘电阻的具体原理是：[0021]首先，电压源的电压为U，该物理量已知；[0022]其中R3电阻、第二放大器A2、第一电容C1和第四电阻R4构成了一个积分器，积分器的输出电压正比于输入电压对时间的积分，通过积分器的积分，采集计算C0上的电荷Q；[0023]Ix＝Q/t

[0024]而待测电阻Rx＝U/Ix

[0025]当调节开关S2的活动端接通积分器实现C0上的电荷测量时，第三开关S3 同时连通，555计时器获得“积分器实现C0上的电荷测量开始到结束的时间”计时时间通过显示器

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显示为t；

[0026]因此待测电阻Rx＝U/Ix＝Ut/Q；

[0027]通过公式计算由于电压源的电压为U、t以及C0上的电荷Q均已知，进而实现了待测绝缘电阻Rx的测量。

[0028]具体实施方式二：参照图1说明本实施方式，本实施方式的一种充电法测量绝缘电阻的装置，还包括第一放大器A1，所述电容C0通过第一电阻R1与第一放大器A1的正输入端连接，第一放大器A1的负输入端连接有第二电阻R2，第二电阻R2的另一端与第一放大器A1的输出端汇合后连接有有第三电阻R3，第三电阻R3与第二放大器A2的负输入端连接。如此设置，通过接入第一放大器 A1、第一电阻R1和第二电阻R2，第一放大器A1、第一电阻R1和第二电阻R2 构成了一个电压跟随器，电压跟随器稳定电压，减小输出阻抗，提高具体实施方式一种积分器对C0上的电荷Q的测量精度。

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说　明　书　附　图

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图1

图2

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说　明　书　附　图

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图3

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