專利名稱：便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電器(電力)設(shè)備電工測量與安全領(lǐng)域。 本發(fā)明公開了一種〈便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀器〉，可以在 線測量電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓數(shù)值。具體說適用于下面幾個方面。
1. 在線測量電器(電力)設(shè)備的外殼漏電壓數(shù)值。
2. 在線根據(jù)電器(電力)設(shè)備漏電壓的變化判斷其運(yùn)行安全程度。
3. 根據(jù)本發(fā)明方法可以實(shí)現(xiàn)電器(電力)設(shè)備遠(yuǎn)距離監(jiān)視和自動操作。
4. 根據(jù)本發(fā)明方法可以測試絕緣材料的絕緣性能和優(yōu)劣。
背景技術(shù)：
任何電器(電力)設(shè)備都具備防止漏電的絕緣層。絕緣層的優(yōu)劣反 映了電器(電力)設(shè)備運(yùn)行中安全程度。如果外殼漏電超過危險值(如 36V以上)時，人體有觸電危險，所以監(jiān)測漏電壓的變化和危險值是很 重要的。
目前對絕緣層的優(yōu)劣的監(jiān)測主要以預(yù)防為主。例如1.設(shè)計(jì)和生產(chǎn) 電器(電力)設(shè)備時提高絕緣層耐壓和絕緣等級；2.投入運(yùn)行前嚴(yán)格檢 測絕緣層的優(yōu)劣，例如搖表法測絕緣阻值，耐壓試驗(yàn)。上面都是前期提 高安全、防止觸電的措施。
但是電器(電力)設(shè)備在運(yùn)行中對絕緣層的在線監(jiān)測目前還沒開展 起來。我認(rèn)為在線檢測電器漏電壓的變化和大小，可以有效的判斷絕緣 層阻值的變化和電器外殼漏電壓值。為了在線檢測電器漏電壓數(shù)值，所
4以本發(fā)明人公開了一種〈便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀器〉，主要是 在線測量電器漏電壓數(shù)值，防止人體觸電和分析絕緣材料的性能。
(注后文安全電壓值稱危險電壓值；電器(電力)設(shè)備統(tǒng)稱電器。)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是根據(jù)前發(fā)明〈一種檢測運(yùn)行電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓 的方法和二步防觸電方案〉(申請?zhí)?00610042241.8;公開號 CN1851484A.)的原理提出的一種(便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀 器)。
本發(fā)明漏電壓在線測量儀器是根據(jù)電橋原理見(圖2)， f2表示電器 絕緣電阻，n表示電器外殼(Z)對地電阻，r2和n組成電橋檢測電路。 R2和R,組成電橋設(shè)定電路。Va表示檢測漏電壓，Vb表示設(shè)定漏電壓， 分別由電橋?qū)蔷€a電節(jié)點(diǎn)和b電節(jié)點(diǎn)輸出。
(圖1)是本發(fā)明電橋漏電壓在線測量儀器的原理框圖。檢測電路 測量出設(shè)備外殼(Z)的漏電壓值Va并由a電節(jié)點(diǎn)輸出。設(shè)定電路通過 多路分接開關(guān)K設(shè)定不同的漏電壓設(shè)定值Vb并由b電節(jié)點(diǎn)輸出。a和b 兩電節(jié)點(diǎn)分別經(jīng)雙二極管同時輸入到比較指示電路，根據(jù)指示燈信號證 明電橋平衡，確定電橋a和b對角線漏電壓相同。數(shù)字電壓表分別通過 開關(guān)K3測定a電節(jié)點(diǎn)漏電壓值Va或b電節(jié)點(diǎn)設(shè)定漏電壓Vb。其中模擬 電路a電節(jié)點(diǎn)通過K2與設(shè)定電路b電節(jié)點(diǎn)比較通過發(fā)光二極管指示燈， 驗(yàn)證本漏電壓測量儀是否工作正常。
下面對電橋漏電壓在線測量儀器根據(jù)各電路單元見(圖1)進(jìn)行分析。 1.測量電路見(圖3)虛框I :由火線L—電器換能器XY—絕緣 層一電器外殼(Z)—開關(guān)K2—a電節(jié)點(diǎn)一電容d—零地線N。
"VD1VD2—比較指示電路所測電器外殼(Z)相對零地線的電壓即漏電壓Va，由電橋?qū)蔷€a
電節(jié)點(diǎn)輸出到比較指示電路。
2. 設(shè)定電路見(圖3)虛框IV:由火線L—電阻R9—可變電位器 R1Q—b電節(jié)點(diǎn)一分電阻&、分電阻R2、分電阻R3、分電阻R4、分電阻 R5、分電阻R6—多路分接幵關(guān)K—零地線N。
電路通過多路分接開關(guān)K與各分電阻Ri R6相連接，通過調(diào)擎可變 電位器R1Q，在b電節(jié)點(diǎn)分六檔次連續(xù)輸出0.34 188.6V的設(shè)定漏電壓 值Vb。
3. 比較指示電路見(圖3)虛框III和(圖4)。
由檢測電路輸出a—VD,、 VD2—l比較指示電路
由設(shè)定電路輸出b—VD3、 VD4—l比較指示電路
由電橋?qū)蔷€a電節(jié)點(diǎn)輸入Va和電橋?qū)蔷€b電節(jié)點(diǎn)輸入Vb，同時 輸入到比較指示電路，信號經(jīng)運(yùn)算放大器后發(fā)光二極管燈亮，說明檢測 電壓Va和設(shè)定電壓Vb相等。
4. 模擬實(shí)驗(yàn)電路見(圖3)虛框II: 由火線L—電阻Rs—電阻R7—零地線N。
"開關(guān)K2—電節(jié)點(diǎn)a—虛線in。
電阻Rs和電阻R7分壓后，做模擬漏電壓Va和設(shè)定漏電壓Vb同時輸 入到比較指示電路，調(diào)節(jié)六路分接開關(guān)K和調(diào)節(jié)Ru)指示燈亮，說明本 儀器工作正常。
5. 數(shù)字電壓表電路見(圖3)虛框IV: —路由漏電壓Va—開關(guān)K3 —開關(guān)K4—數(shù)字電壓表一零地線N;實(shí)現(xiàn)漏電壓直接測量。另一路由漏 電壓Vb—開關(guān)K3—開關(guān)K4—數(shù)字電壓表一零地線N;實(shí)現(xiàn)漏電壓間接6.電源電路見(圖3)虛框III和(圖5): 6V、 DC輸出做比較指示 電路的電源，本電源電路是一經(jīng)驗(yàn)電路，具有抗電網(wǎng)干擾和濾掉高次諧 波的作用。
本電橋漏電壓測量儀器測量漏電壓有下面兩種方法。
1. 直接測量方法，測量過程中需要讀漏電壓數(shù)值時，數(shù)字電壓表開 關(guān)Kw接通，由a電節(jié)點(diǎn)讀出漏電壓數(shù)值Va，即電器外殼(Z)相對于 零地的直接讀數(shù)。
2. 間接測量方法，測量過程中需要讀漏電壓數(shù)值時，數(shù)字電壓表開 關(guān)&.2接通，由b電節(jié)點(diǎn)讀出漏電壓數(shù)值Vb，即電器外殼(Z)相對于 零地的間接讀數(shù)。
本電橋漏電壓測量儀器有下面三種用途。
1. 測量漏電壓數(shù)值，根據(jù)測出的讀數(shù)，判斷對人體觸電的危險程度。 例如測得36V漏電壓以下為安全，測量36V以上為危險。
2. 根據(jù)讀出的漏電壓初值V，然后設(shè)定V+AV。在規(guī)定的時間內(nèi) △V監(jiān)測的變化數(shù)值，如果AV不變或變化很小則說明電器運(yùn)行安全。 如果AV變化很大，超出規(guī)定的范圍，則說明電器運(yùn)行不安全。
3. 根據(jù)被測絕緣層材料的變化率和電器的溫升共同判斷絕緣材料的 劣變程度?？梢愿鶕?jù)下面公式
^〈m
R:絕緣材料電阻值；
t:與絕緣電阻變化相對應(yīng)的時間；
K:根據(jù)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)確定的常數(shù)。
對本電橋漏電壓測量儀器讀數(shù)精度的說明
1. 本儀器只做一般漏電壓測量，不做精密測量。
2. 為提高測量精度請采用輸入阻抗大的數(shù)字電壓表。3.因電網(wǎng)電壓波動范圍±10%，從安全方面考慮。即讀數(shù)略大于實(shí) 際為安全，建設(shè)測量誤差在0 + 10%范圍內(nèi)。
本電橋漏電壓測量儀器具有以下優(yōu)點(diǎn)
1. 本儀器可以在線測量電器外殼漏電壓并讀出數(shù)值。
2. 測量電器漏電壓時，不改變設(shè)備工況，簡單易行。
3. 可以設(shè)定最大漏電壓值和漏電壓變化值，監(jiān)視電器在一定的工作 時間內(nèi)漏電壓值的變化、判斷運(yùn)行是否安全。
4. 可以檢測絕緣材料的絕緣性能和在一定時間內(nèi)絕緣材料的劣變。
5. 可以實(shí)現(xiàn)大范圍連續(xù)漏電壓測量。
6. 可以實(shí)現(xiàn)電器漏電壓的遠(yuǎn)距離測控。
7. 可以通過設(shè)定電路保存電器漏電壓的數(shù)值。


圖1是本發(fā)明漏電壓測量儀器的方框圖； 圖2是本發(fā)明漏電壓測量儀器的電橋原理圖； 圖3是本發(fā)明漏電壓測.量儀器的線路圖； 圖4是本發(fā)明漏電壓測量儀器的比較指示電路圖； 圖5是本發(fā)明漏電壓測量儀器的比較指示的電源電路圖； 圖6是使用本發(fā)明漏電壓測量儀器測量漏電壓時的輔助測試插座板 的接線圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作詳細(xì)介紹。 本設(shè)計(jì)方案和具體實(shí)施符合下面條件
1.本發(fā)明方案是根據(jù)前發(fā)明〈一種檢測運(yùn)行電器(電力)設(shè)備外殼漏電的方法和二步防觸電方案〉(申請?zhí)?0061004224.8;公開號 CN1851484A.)為原理提出的。
2. 本測量儀器適用于三相四線制中性線接地系統(tǒng)。
3. 本測量儀器適用于220V單相電器和380V三相電器的漏電壓測
4. 本測量儀器可連續(xù)測量漏電壓范圍內(nèi)的任何值，例如本方案中 0.34 188.6V。
5. 本測量儀器對電器安全值的監(jiān)測，其設(shè)定值在0.34 188.6V連 續(xù)范圍之間任意設(shè)定。
6. 本儀器的電源線中，火線L和地線N必須做出明顯標(biāo)記，不能搞錯。
7. 本儀器的使用電源和被測電器的電源必須是共同的火線和零地線。
本測量儀器各電路單元組成見(圖1)有檢測電路、設(shè)定電路、比 較指示電路、模擬實(shí)驗(yàn)電路、數(shù)字電壓表電路、電源電路。 下面對各電路分析說明。
1. 檢測電路見(圖3)虛框I是電橋測量臂。電器絕緣層阻值是電 橋中r2、電器外殼(Z)對地阻值是電橋中ri。電器外殼(Z)的輸出即 測量漏電壓Va。 Ci濾掉電網(wǎng)高次諧波。
元件選擇&選用2X1小型撥動開關(guān)，d選用CBB-400V型聚丙
烯電容。
2. 設(shè)定電路見(圖3)虛框IV是電橋設(shè)定臂。電阻^可調(diào)電位器 Ru)共同是電橋中R2。分電阻&、分電阻R2、分電阻R3、分電阻R4、分 電阻R5、分電阻R6分別通過6路分接開關(guān)K接零地線N共同組成電橋 中Ri。 b電節(jié)點(diǎn)輸出即設(shè)定漏電壓Vb。 C2濾掉電網(wǎng)高次諧波。元件選擇R4 R6、 R9選用RJ-1/2W金屬膜電阻，Ru)本發(fā)明人選
用的WTH-IMQ-2W合成膜可調(diào)電位器，C2選用CBB-400V型聚丙烯電 容，K選用1X6小型分接開關(guān)。
3. 比較指示電路見(圖4)是電橋平衡的指示電路。設(shè)定橋臂輸出 電壓Vb到雙二極管VD,、 VD2到電阻Ru、 R,3分壓后到隔直電容C3到 運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端作為漏電壓設(shè)定信號。檢測橋臂輸出電壓Va到雙
二極管VD3、 VD4到電阻R,2、 R44分壓后到隔直電容C4到運(yùn)算放大器正 輸入端作為檢測漏電壓信號。當(dāng)檢測漏電壓Va大于設(shè)定漏電壓Vb時，
運(yùn)算放大器輸出正電壓，三極管VT導(dǎo)通R17限流后紅色發(fā)光二極管LED
燈亮，表明電橋平衡即測量漏電壓值Va等于或大于設(shè)定值Vb。電容Q、
Q隔離直流電源，二極管VD5、 VD6對漏電壓比較值限幅，二極管VD7、 VD8對漏電壓信號大于電源電壓時限幅。
元件選擇VD, VD6選用IN4007型硅整流二極管，VD7 VD9選 用IN4148型硅開關(guān)二極管，Ru Rn選用RJ-l/2W金屬膜電阻，C3、 C4 選用CD11-50V鋁電解電容，C5選用CLu型滌倫電容，運(yùn)算放大器選用 uA741或LM324或LM358, LED選用紅色發(fā)光二極管。
4. 模擬實(shí)驗(yàn)電路見(圖3)虛框II，由Rs、 R7分壓(0.44V)做模 擬漏電壓值到開關(guān)Kw到a電節(jié)點(diǎn)輸入到比較指示電路，調(diào)整本儀器使 紅色發(fā)光二極管LED燈亮，表明本測量儀器工作正常。
元件選擇R8、 R7選用RJ-1/2W金屬膜電阻，K2選用2X1小型撥 動開關(guān)。
5. 電源電路見(圖5)輸入220V AC輸出6V、 DC做比較指示電 路的電源。VD9、 C6、 R18電路抑止電網(wǎng)高次諧波，C7、 R^組成降壓電 源電路，VD1Q、 R2C、 LED (綠)電路整流、限流做電源指示燈，C8、 C9 濾掉電網(wǎng)高次諧波，VS穩(wěn)壓管6V直流穩(wěn)壓輸出，C1()、 Cu電源濾波電路。元件選擇VD9 VD12選用IN4007型硅整流二極管，C6 C9選用 CBB-630V聚丙烯電容，C1()、 Cn選用CD11-25V鋁電解電容，R18 R20 選用RJ-1/2W型金屬膜電阻，VS選用6V、 1W穩(wěn)壓二極管，LED選用綠色發(fā)光二級管。6.數(shù)字電壓表電路見(圖3)虛框IV由K3組成雙向開關(guān)，開關(guān)在a 位置時實(shí)現(xiàn)直接測量方法，在b位置時實(shí)現(xiàn)間接測量方法。K4接通或關(guān) 閉數(shù)字電壓表。元件選擇可選用220V以下多檔多量程數(shù)字電壓表或指示電壓表。下面介紹一種在本測量儀器使用時所需要的輔助測試插座板見(圖 6)接線圖，其中A、 B、 C插座是本測量儀器的電源插座，另一單相插 座接至被測單相電器，另一三相插座接至被測三相電器。注意A、 B、 C 插座與被測電器插座的220V相電壓一致。本測量儀器使用操作過程如下一、單相電源電器的測量過程1. 首先確定被測電器是否工作在三相四線制、中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。2. 解除掉被測電器外殼(Z)的零地線。3. 用測電筆測驗(yàn)本儀器的使用電源插座接線是否符合國家規(guī)定左邊 是N零地線，右邊是L火線。4. 開啟電器后，最好用測電筆估測電器外殼(Z)漏電的程度，例 如36V以上或以下，以便測量人員對漏電心中有數(shù)和防止觸電。5. 將鍔魚夾或接線端子與被測電器外殼(Z)接觸良好。6. 接通本儀器的電源，綠色指示燈應(yīng)亮。7. 扭動多路分接開關(guān)K使紅色指示燈在亮與不亮之間，然后旋轉(zhuǎn) 電位器Ru)，進(jìn)一步調(diào)整紅色指示燈在亮與不亮之間，多次實(shí)驗(yàn)后，該位ii置即電器外殼(Z)帶電漏電壓讀數(shù)的位置。8. 使用數(shù)字電壓表讀出漏電壓數(shù)值，接通K4和K3測量a電節(jié)點(diǎn)電 壓即直接測量法，測量b電節(jié)點(diǎn)電壓即間接測量法。9. 也可將單相電器電源反接，重復(fù)上面過程，兩次測量中最大漏電 壓值即所測結(jié)果。10. 將測試條件、結(jié)果、測量報(bào)告通知被測單位。 二、三相電源電器的測量過程三相電器和單相電器測量過程是一樣的，不同之處以對應(yīng)的A、 B、 C三個單相插座和對應(yīng)的220V電壓重復(fù)三次測量、其中最大漏電壓值即 是該三相電器的漏電壓值。下面實(shí)施中應(yīng)注意的問題1. 本漏電壓在線測量儀只做電器漏電一般測量，被測漏電壓數(shù)值隨 電網(wǎng)±10%的波動而變化。2. 在本儀器的實(shí)施中，電阻功率選擇可大一些，電阻值盡可能精度 高一些，Ru)可調(diào)電位器的滑動點(diǎn)應(yīng)保持接觸良好。3. 本儀器的設(shè)計(jì)和使用，按要求做好電源的標(biāo)誌，例如火線和零地 線不要搞反、搞錯。4. 本儀器的生產(chǎn)和實(shí)用中注意符合工藝要求和用電安全。5. 本測量儀器的實(shí)用建議根據(jù)(圖6)制作輔助測試插座板，方便 測量。
權(quán)利要求
1. 一種便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀器其特征在于根據(jù)前發(fā)明(一種檢測運(yùn)行電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓的方法和二步防觸電方案>(申請?zhí)?00610042241.8；公開號CN1851484A.)的電橋漏電壓測量方法是本發(fā)明的原理，能夠直接或間接測量電器(電力)設(shè)備外殼相對零地線的漏電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l本發(fā)明漏電壓測量儀器其特征還在于可以測量任何電器(電力)設(shè)備漏電壓的數(shù)值，其讀數(shù)范圍在使用電源電壓以內(nèi)， 可以連續(xù)讀數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1權(quán)利要求2本發(fā)明測量儀器其特征在于包括能夠直接或間接連續(xù)讀數(shù)的測量電路、設(shè)定電路、比較指示電路、數(shù)字電壓表電路、模擬實(shí)驗(yàn)電路和電源電路；測量電路輸出電器(電力)設(shè)備 外殼漏電壓測量值Va，設(shè)定電路輸出漏電壓設(shè)定值Vb，根據(jù)比較電路指 示燈亮證明漏電壓測量值Va等于設(shè)定值Vb，通過數(shù)字電壓表電路直接 測量電路a電節(jié)點(diǎn)的漏電壓Va，或間接測量設(shè)定電路b電節(jié)點(diǎn)的漏電壓 Vb，另一功能通過模擬電路設(shè)定模擬漏電壓值(如0.44V)驗(yàn)證本測量 儀器是否工作正常。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3本發(fā)明測量儀器的測量電路其特征在于電路由 火線L到換能器XY到絕緣層到電器外殼(Z)到a電節(jié)點(diǎn)一路到電容 d到零地線N，另一路到雙二極管VDi、 VD2;電器(電力)設(shè)備漏電 壓由電橋a電節(jié)點(diǎn)連續(xù)輸出測量數(shù)值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3本發(fā)明測量儀器的設(shè)定電路其特征在于由火線 L到電阻R9到可變電位器R1()至b電節(jié)點(diǎn)分別到6個分電阻R" R2、 R3、 R4、 R5、 R6分別到多路分接開關(guān)K到零地線N;由電橋b電節(jié)點(diǎn)連續(xù)輸 出漏電壓設(shè)定數(shù)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3本發(fā)明測量儀器的比較指示電路其特征在于電橋?qū)蔷€a電節(jié)點(diǎn)到雙二極管VD3、 VD4到分壓電阻R12、 Rw至隔直電 容C4到限幅二極管VD5、 VD6到運(yùn)算放大器正輸入端；電橋?qū)蔷€b電 節(jié)點(diǎn)到雙二極管VDp VD2到分壓電阻Ru、 Rn到隔直電容C3到限幅二 極管VDs、 VD6到運(yùn)算放大器負(fù)輸入端；電節(jié)點(diǎn)a和b.的比較信號到運(yùn) 算放大器放大后通過調(diào)試多路分接開關(guān)K和可調(diào)電位器R1Q以后，紅色 發(fā)光二極管LED指示燈亮，說明電橋已平衡，測量漏電壓Va等于設(shè)定 漏電壓Vb。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3本發(fā)明測量儀器的數(shù)字電壓表電路其特征在于 使用220V多檔位多量程數(shù)字電壓表，開關(guān)K3在1位置時實(shí)現(xiàn)直接測量漏電壓Va，在2位置時實(shí)現(xiàn)間接測量漏電壓Vb。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3本發(fā)明測量儀器的模擬實(shí)驗(yàn)電路其特征在于電 路由火線L到電阻Rs到電節(jié)點(diǎn)a到電阻R7到零地線N;電阻Rs、 ^分 壓后做漏電壓模擬值(如0.44V)由電節(jié)點(diǎn)a輸入到比較指示電路，調(diào)節(jié) 多路分接開關(guān)K和可調(diào)電位器Ru),紅色發(fā)光二極管LED燈亮，表明本 儀器工作正常。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3本發(fā)明測量儀器的電源電路其特征在于是一經(jīng) 驗(yàn)電路VD9、 C6、 R^組成防止振蕩電路，C8、 CV濾掉電網(wǎng)高次諧波。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l、權(quán)利要求2、權(quán)利要求3、權(quán)利要求4、權(quán)利 要求5、權(quán)利要求6、權(quán)利要求7、權(quán)利要求8、權(quán)利要求9實(shí)現(xiàn)的本發(fā) 明漏電壓測量儀器可以測量單相電器(電力)設(shè)備的漏電壓數(shù)值，也可 以測量三相電器(電力)設(shè)備的漏電壓數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明屬于電器(電力)設(shè)備電工測量與安全領(lǐng)域中的領(lǐng)先前沿技術(shù)。公開了一種<便攜式電工電橋漏電壓在線測量儀器>，組成電路有測量電路、設(shè)定電路、比較指示電路、數(shù)字電壓表電路、模擬實(shí)驗(yàn)電路和電源電路?？梢栽诰€測量電器(電力)設(shè)備外殼漏電壓數(shù)值。具體說適用于下面幾個方面。1.在線測量電器(電力)設(shè)備的外殼漏電壓數(shù)值；2.在線根據(jù)電器(電力)設(shè)備漏電變化判斷其運(yùn)行安全程度；3.根據(jù)本發(fā)明方法可以實(shí)現(xiàn)電器(電力)設(shè)備遠(yuǎn)距離監(jiān)視和自動操作；4.根據(jù)本發(fā)明方法可以測試絕緣材料的絕緣性能和優(yōu)劣。
文檔編號G01R19/165GK101504429SQ20091001466
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者朱玉光 申請人:朱玉光