Измерения в сетях переменного тока

Принцип действия большинства приборов, предназначаемых для работы в судовых сетях переменного тока, находящихся под рабочим напряжением, основан на использовании метода наложения постоянного измерительного напряжения аналогичного методу измерений при снятом напряжении. Так как под действием рабочего напряжения U_ф в измерительной цепи может протекать переменный ток, то для ее защиты применяют индуктивный или емкостный фильтр (цепь R₁ – C_ф). Конденсатор C_фтакже защищает измерительную цепь от бросков тока I_изм в переходных режимах работы сети (при подключении электроприемников).

Измерение сопротивления изоляции производят при нажатой кнопке К, когда измерительная цепь замыкается через миллиамперметр А, проградуированный в единицах сопротивления. При «свободном» состоянии кнопки (в режиме автоматического контроля) цепь замыкается через резистор R,являющийся входным элементом блока сигнализации БС. Падение напряжения на этом резисторе, так же как и сила тока в измерительной цепи, однозначно определяется значением эквивалентного сопротивления изоляции сети. При уменьшении сопротивления изоляции это напряжение возрастает; в случае снижения сопротивления до определенного значения (установленной для данной сети уставки срабатывания сигнализации) на выходе БС появляется соответствующий сигнал (световой или звуковой).

На таком принципе работают устройства «Электрон-1» (автоматический контроль и измерение), ПКИ (автоматический контроль) и щитовые мегаомметры М1503, М1603, М1423, М1623, М1527. Схема устройства «Электрон-1» (рис. 187): Т – трансформатор; VI, V2 – полупроводниковые диоды; С1 – конденсатор, образующий блок питания, который подключается минусовым полюсом к корпусу, а плюсовым через дополнительный резистор R, обмотку реле К и измерительный прибор Р к одной из фаз. Измерительный ток зависит только от сопротивления изоляции сети R_из и не зависит от емкости судовой сети С_из по отношению к корпусу судна. На этом принципе работают установки типа «Электрон», получившие широкое распространение на судах внутреннего плавания.

Устройство типа «Электрон-IP» с пятью уставками срабатывания (25; 50; 100; 200 и 500 кОм), погрешностью измерения до 5% и погрешностью сигнализации до 10% уставки состоит из трех блоков: измерительного, сигнализирующего и блока питания.

Измерительный блок (см. рис. 187) питается от обмотки трансформатора Т выпрямленным, отфильтрованным и стабилизированным напряжением 150 В. При нажатии кнопки замера SB2 вызванный

этим напряжением ток утечки протекает по цепи: «плюс» – размыкающий контакт кнопки SB1 – сеть – изоляция сети – корпус – замыкающий контакт кнопки SB2 – мегаомметр PQ – «минус». При отпущенной кнопке SB2 действует цепь контроля изоляции; «плюс» – размыкающий контакт кнопки SB1 – сеть – изоляция сети – корпус – размыкающий контакт кнопки SB2 – переключатель SA – резистор уставки (R9–R11)– резистор R12 – диод VD9 – переключатель SA – резисторы уставки (R24–R29 – R28–R38)– «минус». Переменная составляющая тока утечки замыкается через конденсаторы С5 и С7, минуя цепь резисторов уставки. Сигнализирующий блок состоит из триггеров VT1–VT2 и VT3–VT4, питающихся от обмоток W3 и W4 трансформатора Т выпрямленными напряжениями. Обмотка W5 создает отрицательное стабилизирующее смещение во входных цепях транзисторов VT3 и VT4. При пониженном сопротивлении изоляции падение напряжения на резисторах уставки возрастет, и после зарядки конденсатора С7, исключающего ложные срабатывания, входной триггер опрокидывается в состояние с открытым транзистором VT1 и закрытым VT12. После разрядки конденсатора С6 опрокидывается выходной триггер (VT3 запирается; VT4 – отпирается), вызывая срабатывание сигнализации. Кнопкой проверки сигнализации SB1 замыкают измерительную цепь на резистор R8,и после зарядки конденсатора С7 через 5–10 с срабатывает сигнализация. Устройство «Электрон-IP» при включении через переключатель сетей может контролировать сопротивление изоляции в нескольких сетях. В процессе настройки или эксплуатации ЭЭС нередко возникает необходимость измерять сопротивление изоляции «прикладным» методом, не обращаясь к штатным средствам контроля. Достаточно простым является способ двух отсчетов вольтметра, примененный к трехфазным сетям (рис. 188) [10].

Рис. 188. Измерение сопротивления изоляции сети переменного тока методом двух отсчетов вольтметра

Согласно этому способу измеряют напряжение U₁между одной из фаз сети и землей. Затем между этой фазой и землей включают дополнительное сопротивление известной величины R₁ и измеряют напряжение U₂,вместо сопротивления R₁ подключают сопротивление R₂ и вновь измеряют напряжение между фазой и землей U₃. Величина эквивалентного сопротивления изоляции сети определяется по формуле

,

(177)

где

q₁ = (U₂ /U₂)² – 1;

q₂ = (U₁ /U₃)² – 1.

Для уменьшения погрешности измерений рекомендуется принимать R₁ = 2R₂,а величину R₂– такой, чтобы после его подключения напряжение фазы относительно земли уменьшилось на 75% (U₃ = 0,25 U₁).