宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路及其测试方法技术

本发明专利技术属于高压水泵驱动电机绝缘监测技术领域，具体涉及宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路及其测试方法。包括电机带电采集模块、电机工作状态模块、电机停机状态模块、报警控制模块、风机控制模块、加热器控制模块、存储模块、地址模块、微处理器模块、开关模块控制电路、高压模块控制电路、高压模块、限流模块、开关模块、采样模块、档位选择单元、第一通信模块、第二通信模块、电源模块、显示模块、过压保护模块、冲击保护模块、电机等效电阻和电机等效电容。本发明专利技术的有益效果在于：利用绝缘电阻阻值、分布电容、吸收比、极化指数共同判断电机的绝缘特性，将反映电机绕组对地的电阻特性和对地的电容特性全部特征反映出来，判断更加准确。确。确。

【技术实现步骤摘要】
宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路及其测试方法


[0001]本专利技术属于高压水泵驱动电机绝缘监测
，具体涉及宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路及其测试方法。

技术介绍

[0002]高压水泵驱动电机长期工作在潮湿的环境下，若水泵驱动电机停机时间较长，受潮湿环境的影响，电机绕组绝缘特性将会下降，对于高压水泵驱动电机在规程中明确规定，若电机绕组阻值低于限定值时是不允许开机工作，目前绝大多数情况下，水泵驱动电机应用都是采用人工携带绝缘电阻测试仪表，现场采用离线式绝缘电阻测试仪表对电机绝缘特性进行测试，现有的方法自动化程度低，耗费人力物力。
[0003]人工检测法对电机绝缘进行现场实地检测，存在的主要问题是人工检测操作复杂，检测时间较长，特别是对后门存在互锁功能的开关柜，需要频繁操作接地刀闸，导致接地刀闸出现老化损坏。同时，如多台高压柜并列安装，当电动机未全部投运，若在此情况下检测不运行的电动机，人工检测操作开柜后门时也存在一定的安全隐患。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路及其测试方法，能够实现对表征电机绝缘特性的电阻及电容特性进行在线测量，提高了检测效率，能够有效地保障水泵驱动电机安全运行。
[0005]本专利技术的技术方案如下：宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路，包括微处理器模块，所述的微处理器模块的输入端I/O口分别与电机带电采集模块、电机工作状态模块、电机停机状态模块、地址模块输出端连接，所述的微处理器模块的输出端I/O口分别与报警控制模块、风机控制模块、加热器控制模块输入端连接，第一通信模块、第二通信模块输入端分别与微处理器模块对应的通信接口连接；电源模块输出端与微处理器模块对应的电源端连接；开关模块控制电路、高压模块控制电路、档位选择单元输入端分别与微处理器模块输出端I/O口连接；高压模块、限流模块、开关模块、采样模块串联在一起后接电机绕组和大地端；过压保护模块并联在开关模块两端；冲击保护模块并联在高压模块两端；采样模块输出端与档位选择单元输入端连接，档位选择单元输出端与微处理器模块对应的A/D接口连接；第一通信模块输出端与显示模块输入端连接；第二通信模块输出端与后台系统连接。
[0006]所述的档位选择单元采用74HC4052作为电子开关，利用微处理器模块选择采样模块的档位，根据被测电阻值大小选择不同的测量档位以提高电阻的测量精度，被测电阻较大时选择较大的采样电阻，被测电阻较小时选择较小的采样电阻。
[0007]所述的采样模块包括10kΩ、100kΩ、300kΩ、1MΩ四挡精密采样电阻，且串联在一起，与档位选择单元连接，同时一端与高压模块的地端可靠连接，直接从采样电阻的另外一端获得采样电压，实现被测回路电流的采集。
[0008]所述的开关模块采用耐压15kV高压真空继电器，用于将宽量程高精度电机绝缘电
阻测试电路与被测电机绕组连接或断开，利用12kV高压真空继电器将宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路与被测高压电机之间进行有效隔离，防止电机运行时将高压信号引入到宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路中，也防止高压模块产生的高压直流信号引入到运行中的电机绕组上，避免产生叠加效应破坏电机绕组绝缘。
[0009]所述的过压保护模块采用3个额定电压4500V/1A高压气体放电管串联在一起，并联在开关模块两端，防止高压真空继电器在42kV电压耐压试验时被击穿，保护高压真空继电器，也防止电机过电压时损毁高压真空继电器。
[0010]所述的高压模块采用可调输出的高压发生模块，或采用固定输出的高压发生模块，输出电压为500VAC、1000VDC或2500VDC，根据被测电机额定电压进行选择。
[0011]所述的电机工作状态模块、电机停机状态模块、报警控制模块、风机控制模块、加热器控制模块均采用光耦电路和三极管组成。
[0012]所述的开关模块控制电路、高压模块控制电路均采用三极管驱动电路和光耦电路。
[0013]所述的电机带电采集模块，包括金属电极片、限流电阻、反向并联稳压二极管；金属电极片、限流电阻、反向并联稳压二极管串联在一起；金属电极片靠近高压电缆，金属电极与高压电缆之间构成一个电容C1，同时金属电极与大地之间存在杂散电容C2。
[0014]宽量程高精度电机绝缘电阻测试方法，包括如下步骤：
[0015]步骤1：在显示模块显示屏上选择自动测量或手动测量，自动测量按照选择的设定时间自动进行测量，手动测量按下测量按钮开始测量；
[0016]步骤2：测量准备开始时，微处理器模块首先判断电机状态，若电机处于合闸状态，或电机线缆存在有高压电信号此时不能启动测量；若电机处于分闸状态，且电机线缆没有高压电信号时，可以启动测量；
[0017]步骤3：开始测量，微处理器模块通过开关模块控制电路将开关模块闭合使宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路与被测电机绕组接通，然后再通过高压模块控制电路将高压模块接入被测回路中，高压模块接入到被测电机一相绕组上，同时测量出三相绕组的对地绝缘电阻；
[0018]步骤4：微处理器模块通过档位选择单元选择采样模块中的电阻阻值，从最高档逐渐下调电阻值，实现量程自动切换，档位选择微处理器模块通过采集采样电阻两端电压值，电压值过小选择升档，电压值过大选择降档；
[0019]步骤5：微处理器模块根据采集到的采样电阻R1电压值U0，计算出被测回路电流I＝U
0/
R1，再结合高压模块输出的电压U
i
、限流模块限流电阻R2，获得被测回路稳定时的电阻R
X
＝U
i
/I
‑
R1‑4‑
R2,被测电机两端电压值U1＝U
i
‑
I(R1‑4+R2),R1‑4为4个采样电阻串联之和，根据被测电阻R
X
和限流模块限流电阻R2及采样电阻串联之和R1‑4获得整个被测回路的等效电阻R
eq
，R
X
与(R1‑4+R2)并联，即R
eq＝
R
X//
(R1‑4+R2)；
[0020]步骤6：微处理器模块从电压值为0开始计算加入被测电机两端电压值U1，同步累计时间，同时记录15秒和60秒两个时刻的被测回路的总电流值I
15
、I
60
和电压U
15
、U
60
，当被测电压U
1稳
稳定时记录下总时间t，根据稳态时间t与时间常数τ的关系，即t＝4τ，获得被测回路等效的时间常数τ值，被测电机60秒时刻的绝缘电阻值R
60
与被测电机15秒时刻的绝缘电阻值R
15
的比值K就是吸收比，K＝R
60
/R
15
；
[0021]步骤7：微处理器模块吸收比K＝R
60
/R
15
的计算过程，根据回路总电流I与被测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路，其特征在于：包括微处理器模块，所述的微处理器模块的输入端I/O口分别与电机带电采集模块、电机工作状态模块、电机停机状态模块、地址模块输出端连接，所述的微处理器模块的输出端I/O口分别与报警控制模块、风机控制模块、加热器控制模块输入端连接，第一通信模块、第二通信模块输入端分别与微处理器模块对应的通信接口连接；电源模块输出端与微处理器模块对应的电源端连接；开关模块控制电路、高压模块控制电路、档位选择单元输入端分别与微处理器模块输出端I/O口连接；高压模块、限流模块、开关模块、采样模块串联在一起后接电机绕组和大地端；过压保护模块并联在开关模块两端；冲击保护模块并联在高压模块两端；采样模块输出端与档位选择单元输入端连接，档位选择单元输出端与微处理器模块对应的A/D接口连接；第一通信模块输出端与显示模块输入端连接；第二通信模块输出端与后台系统连接。2.如权利要求1所述的宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路，其特征在于：所述的档位选择单元采用74HC4052作为电子开关，利用微处理器模块选择采样模块的档位，根据被测电阻值大小选择不同的测量档位以提高电阻的测量精度，被测电阻较大时选择较大的采样电阻，被测电阻较小时选择较小的采样电阻。3.如权利要求1所述的宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路，其特征在于：所述的采样模块包括10kΩ、100kΩ、300kΩ、1MΩ四挡精密采样电阻，且串联在一起，与档位选择单元连接，同时一端与高压模块的地端可靠连接，直接从采样电阻的另外一端获得采样电压，实现被测回路电流的采集。4.如权利要求1所述的宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路，其特征在于：所述的开关模块采用耐压15kV高压真空继电器，用于将宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路与被测电机绕组连接或断开，利用12kV高压真空继电器将宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路与被测高压电机之间进行有效隔离，防止电机运行时将高压信号引入到宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路中，也防止高压模块产生的高压直流信号引入到运行中的电机绕组上，避免产生叠加效应破坏电机绕组绝缘。5.如权利要求1所述的宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路，其特征在于：所述的过压保护模块采用3个额定电压4500V/1A高压气体放电管串联在一起，并联在开关模块两端，防止高压真空继电器在42kV电压耐压试验时被击穿，保护高压真空继电器，也防止电机过电压时损毁高压真空继电器。6.如权利要求1所述的宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路，其特征在于：所述的高压模块采用可调输出的高压发生模块，或采用固定输出的高压发生模块，输出电压为500VAC、1000VDC或2500VDC，根据被测电机额定电压进行选择。7.如权利要求1所述的宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路，其特征在于：所述的电机工作状态模块、电机停机状态模块、报警控制模块、风机控制模块、加热器控制模块均采用光耦电路和三极管组成。8.如权利要求1所述的宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路，其特征在于：所述的开关模块控制电路、高压模块控制电路均采用三极管驱动电路和光耦电路。9.如权利要求1所述的宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路，其特征在于：所述的电机带电采集模块，包括金属电极片、限流电阻、反向并联稳压二极管；金属电极片、限流电阻、反向并联稳压二极管串联在一起；金属电极片靠近高压电缆，金属电极与高压电缆之间构
成一个电容C1，同时金属电极与大地之间存在杂散电容C2。10.宽量程高精度电机绝缘电阻测试方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：在显示模块显示屏上选择自动测量或手动测量，自动测量按照选择的设定时间自动进行测量，手动测量按下测量按钮开始测量；步骤2：测量准备开始时，微处理器模块首先判断电机状态，若电机处于合闸状态，或电机线缆存在有高压电信号此时不能启动测量；若电机处于分闸状态，且电机线缆没有高压电信号时，可以启动测量；步骤3：开始测量，微处理器模块通过开关模块控制电路将开关模块闭合使宽量程高精度电机绝缘电阻测试电路与被测电机绕组接通，然后再通过高压模块控制电路将高压模块接入被测回路中，高压模块接入到被测电机一相绕组上，同时测量出三相绕组的对地绝缘电阻；步骤4：微处理器模块通过档位选择单元选择采样模块中的电阻阻值，从最高档逐渐下调电阻值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志龙，金艳骏，吴剑，吴舜华，陈子明，谢秀娟，朱云逸，何建盼，陈啟豪，张金波，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：