FR2700208A1 - Electrical insulation resistance measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif pour la mesure d'une résistance d'isolement
L'invention concerne un dispositif destiné à assurer la mesure de la résistance d'isolement d'un circuit par rapport à un autre notamment en présence d'une capacité de forte valeur entre circuits.Device for measuring an insulation resistance
The invention relates to a device intended for measuring the insulation resistance of one circuit with respect to another, in particular in the presence of a high value capacitance between circuits.
I1 est connu que la mesure de la résistance de fuite entre deux circuits entre lesquels existe une importante capacité de fuite, est réalisable par injection d'un courant continu, toutefois cette mesure entraîne une rupture de l'isolement préexistant entre ces circuits. I1 is known that the measurement of the leakage resistance between two circuits between which there is a large leakage capacity, is achievable by injecting a direct current, however this measurement leads to a break in the insulation existing between these circuits.
L'invention propose donc un dispositif de mesure de la résistance d'isolement d'un circuit par rapport à un autre.The invention therefore provides a device for measuring the insulation resistance of one circuit with respect to another.
Selon une caractéristique de l'invention, pour mesurer l'impédance de fuite entre ces circuits, le dispositif de mesure comporte des moyens pour générer une tension alternative basse fréquence de valeur constante aux bornes du circuit dont la résistance d'isolement est à mesurer, des moyens pour déterminer les instants des maxima et minima de la tension alternative, des moyens pour déterminer la valeur du courant pour les maxima de tension alternative et des moyens pour convertir les indications de valeur de courant obtenues pour les maxima de tension alternative en un signal affichable caractéristique de la valeur de la résistance d'isolement mesurée.According to a characteristic of the invention, to measure the leakage impedance between these circuits, the measuring device comprises means for generating a low frequency alternating voltage of constant value at the terminals of the circuit whose insulation resistance is to be measured, means for determining the instants of the maximum and minimum of the alternating voltage, means for determining the value of the current for the maximum of alternating voltage and means for converting the indications of current value obtained for the maximum of alternating voltage into a signal displayable characteristic of the value of the measured insulation resistance.
L'invention, ses caractéristiques et ses avantages sont précisés dans la description qui suit en liaison avec les figures évoquées ci-dessous.The invention, its characteristics and its advantages are explained in the description which follows in conjunction with the figures mentioned below.
La figure 1 présente un schéma d'un dispositif de mesure selon l'invention.Figure 1 shows a diagram of a measuring device according to the invention.
Le dispositif de mesure selon l'invention comporte tout d'abord une alimentation régulée 1 pour les divers autres éléments constitutifs du dispositif selon l'invention. Ces derniers comprennent un ensemble 2 de circuits agencés pour générer un signal sinusoïdal 2 et des impulsions correspondant aux instants de passage du signal sinusoïdal soit par zéro soit par une de ses deux valeurs de crête, l'une positive, l'autre négative, soit quatre impulsions par période.The measuring device according to the invention firstly comprises a regulated supply 1 for the various other constituent elements of the device according to the invention. These include a set 2 of circuits arranged to generate a sinusoidal signal 2 and pulses corresponding to the instants of passage of the sinusoidal signal either by zero or by one of its two peak values, one positive, the other negative, or four pulses per period.
Dans une forme de réalisation de l'invention, l'ensemble 2 comporte une base de temps 20 produisant une impulsion toutes les 25 millisecondes au profit d'un circuit 21 doté d'un compteur en anneau qui fournit deux créneaux carrés décalés d'un quart de période ainsi que les compléments de ces deux créneaux carrés avec un temps de cycle de 100 millisecondes.In one embodiment of the invention, the assembly 2 comprises a time base 20 producing a pulse every 25 milliseconds for the benefit of a circuit 21 provided with a ring counter which provides two square slots offset by one quarter period as well as the complements of these two square slots with a cycle time of 100 milliseconds.
L'ensemble 2 comporte aussi un filtre 22 accordé sur une fréquence fondamentale de 10 Hz qui transforme les signaux carrés qu'il reçoit en un signal sinusoïdal.The assembly 2 also includes a filter 22 tuned to a fundamental frequency of 10 Hz which transforms the square signals it receives into a sinusoidal signal.
Un groupe de portes, non représenté, est associé au compteur en anneau dans le circuit 21, pour successivement produire les quatre impulsions évoquées ci-dessus qui sont ici référencées QO à Q3 et qui correspondent respectivement aux instants de passage du signal sinusoïdal par sa valeur de crête positive, puis par zéro, puis par sa valeur de crête négative puis de nouveau par zéro, dans l'exemple envisagé.A group of doors, not shown, is associated with the ring counter in the circuit 21, to successively produce the four pulses mentioned above which are here referenced QO to Q3 and which respectively correspond to the instants of passage of the sinusoidal signal by its value of positive peak, then by zero, then by its negative peak value then again by zero, in the example envisaged.
Un ensemble amplificateur-régulateur 3 assure une amplification et une régulation en tension du signal sinusoïdal fourni par le filtre 22, il est par exemple constitué par un régulateur tension/courant 30, bouclé, comportant un amplificateur opérationnel d'entrée, non représenté, recevant le signal sinusoïdal et attaquant un montage à transistors qui constitue un générateur de tension alternative, constant, ce générateur de tension référencé 31 est chargé d'alimenter le montage dont la résistance d'isolement est à mesurer.An amplifier-regulator assembly 3 provides amplification and voltage regulation of the sinusoidal signal supplied by the filter 22, it is for example constituted by a voltage / current regulator 30, looped, comprising an operational input amplifier, not shown, receiving the sinusoidal signal and attacking a transistor circuit which constitutes a constant alternating voltage generator, this voltage generator referenced 31 is responsible for supplying the circuit whose insulation resistance is to be measured.
Dans une forme préférée de réalisation, un circuit écrêteur 32 est intercalé entre la sortie du filtre 22 et l'entrée du générateur de tension 31 afin de permettre un faible écrétage de la tension alternative produite, ceci étant destiné à augmenter la précision du dispositif dans des conditions qui sont évoquées plus loin. Il est par exemple constitué de manière classique autour d'un groupe de quatre amplificateurs opérationnels, non représentés ici.In a preferred embodiment, a clipping circuit 32 is interposed between the output of the filter 22 and the input of the voltage generator 31 in order to allow low clipping of the alternating voltage produced, this being intended to increase the precision of the device in conditions which are discussed below. It is for example conventionally constituted around a group of four operational amplifiers, not shown here.
Le générateur de tension 31 est relié à une première borne B1 du circuit soumis à mesure, via un montage capacitif, ici symbolisé par un condensateur 4. Ce circuit soumis à mesure est ici symbolisé par une résistance R en parallèle avec un condensateur C dans la mesure où d'une manière générale l'impédance entre deux circuits peut être considérée comme constituée par une combinaison de ce type. Ceci a pour conséquence que l'on peut considérer que le courant de mesure sera en avance par rapport à la tension sinusoïdale produite par le générateur de tension 31, par contre le courant traversant la résistance R peut être considéré comme en phase avec cette tension et le courant dans le condensateur C peut être considéré comme nul pour et au voisinage immédiat des crêtes de tension du signal sinusoïdal.The voltage generator 31 is connected to a first terminal B1 of the circuit subjected to measurement, via a capacitive assembly, here symbolized by a capacitor 4. This circuit subjected to measurement is here symbolized by a resistor R in parallel with a capacitor C in the measure in general that the impedance between two circuits can be considered as constituted by a combination of this type. This has the consequence that it can be considered that the measurement current will be ahead of the sinusoidal voltage produced by the voltage generator 31, on the other hand the current passing through the resistor R can be considered to be in phase with this voltage and the current in capacitor C can be considered as zero for and in the immediate vicinity of the voltage peaks of the sinusoidal signal.
En conséquence, la valeur du courant pour et au voisinage immédiat des crêtes peut être considérée comme correspondant au courant traversant la seule résistance R.Consequently, the value of the current for and in the immediate vicinity of the peaks can be considered to correspond to the current passing through the only resistance R.
En application de ceci, le dispositif de mesure de résistance d'isolement selon l'invention comporte une résistance 5 exploitée à des fins de mesure qui est, d'une part, mise à la masse et, d'autre part, connectée à une seconde borne B2 de la paire de bornes par l'intermédiaire desquelles le circuit, dont la résistance d'isolement est à déterminer, se relie au dispositif de mesure.In application of this, the insulation resistance measurement device according to the invention comprises a resistance 5 used for measurement purposes which is, on the one hand, grounded and, on the other hand, connected to a second terminal B2 of the pair of terminals via which the circuit, the insulation resistance of which is to be determined, connects to the measuring device.
La tension alternative obtenue aux bornes de la résistance 5 est appliquée à un montage redresseur sans seuil 6, constitué par exemple autour d'une paire d'amplificateurs, selon un arrangement connu.The alternating voltage obtained at the terminals of the resistor 5 is applied to a rectifier assembly without threshold 6, constituted for example around a pair of amplifiers, according to a known arrangement.
Ce montage redresseur fournit un signal de sortie susceptible d'être exploité par un circuit de mesure 8A pour déterminer l'impédance présentée par le circuit soumis à mesure, la valeur de cette impédance étant ici représentée par la valeur d'une tension référencée VZ. This rectifier assembly provides an output signal capable of being used by a measurement circuit 8A to determine the impedance presented by the circuit subjected to measurement, the value of this impedance being here represented by the value of a voltage referenced VZ.
Un échantillonneur 7 est raccordé en sortie du montage redresseur 6 permet de prélever la tension redressée présente en sortie de ce montage aux instants qui sont déterminés par les impulsions QO à Q3 définies ci-dessus.A sampler 7 is connected at the output of the rectifier assembly 6 makes it possible to take the rectified voltage present at the output of this assembly at the instants which are determined by the pulses Q0 to Q3 defined above.
Cet échantillonneur 7 est par exemple un commutateur analogique à quatre éléments parallèles qui sont respectivement actionnés chacun par une des impulsions et qui sont regroupés par paire en deux unités échantillonneuses 70 et 71.This sampler 7 is for example an analog switch with four parallel elements which are respectively actuated each by one of the pulses and which are grouped in pairs into two sampler units 70 and 71.
L'unité échantillonneuse 70 a ses deux éléments périodiquement actionnés l'un par l'impulsion Q1 et l'autre par l'impulsion Q2 qui correspondent respectivement aux instants de crête négative et de crête positive de la tension sinusoïdale fournie par le générateur de tension 31.The sampling unit 70 has its two elements periodically activated, one by the pulse Q1 and the other by the pulse Q2 which correspond respectively to the instants of negative peak and positive peak of the sinusoidal voltage supplied by the voltage generator. 31.
L'unité échantillonneuse 71 a ses deux éléments périodiquement actionnés l'un par l'impulsion QO et l'autre par 'l'impulsion Q3 qui correspondent respectivement aux instants de passage par zéro de la tension sinusoïdale fournie par le générateur de tension 31, elle fournit un signal de sortie susceptible d'être exploité par un circuit de mesure 8B pour déterminer la capacité parasite présentée par le circuit soumis à mesure. Dans l'exemple présenté, la valeur de cette capacité est représentée par une valeur de tension ici référencée VC.The sampling unit 71 has its two elements periodically actuated, one by the pulse QO and the other by the pulse Q3 which correspond respectively to the instants of passage through zero of the sinusoidal voltage supplied by the voltage generator 31, it provides an output signal capable of being exploited by a measurement circuit 8B to determine the parasitic capacitance presented by the circuit subjected to measurement. In the example presented, the value of this capacity is represented by a voltage value here referenced VC.
L'unité échantillonneuse 70 est reliée à un montage de détermination de résistance d'isolement 8 qu'elle attaque via un amplificateur de signal 80. Cet amplificateur fournit un signal de sortie qui est une image de l'inverse de la valeur de la résistance d'isolement dont la détermination est recherchée, ce signal de sortie est appliqué en entrée d'un convertisseur tension/temps 81. The sampler unit 70 is connected to an isolation resistance determination circuit 8 which it attacks via a signal amplifier 80. This amplifier provides an output signal which is an image of the inverse of the resistance value insulation whose determination is sought, this output signal is applied at the input of a voltage / time converter 81.
Ce dernier est par exemple organisé de manière connue autour de deux amplificateurs opérationnels non représentés, il reçoit les impulsions QO de passage par zéro, entre crête positive et crête négative successives, et fournit par intégration un signal de valeur moyenne qui est proportionnel à la valeur de la résistance d'isolement que l'on souhaite déterminer.The latter is for example organized in a known manner around two operational amplifiers not shown, it receives the zero crossing QO pulses, between successive positive peak and negative peak, and provides by integration a signal of average value which is proportional to the value of the insulation resistance that one wishes to determine.
Le signal de sortie du convertisseur temps/tension 81 est fourni en entrée d'un afficheur usuel 9 convertissant le signal qu'il reçoit en une indication de valeur de résistance selon un processus classique en ce domaine. The output signal from the time / voltage converter 81 is supplied at the input of a conventional display 9 converting the signal it receives into an indication of resistance value according to a conventional process in this field.
Comme indiqué plus haut, le dispositif selon l'invention comporte un circuit écrêteur 32 qui déforme légèrement les crêtes de la tension alternative fournie par le générateur 31 et qui permet d'avoir un courant capacitif nul non seulement à chaque crête de tension, mais également pendant un court laps de temps s'étendant de part et d'autre de l'instant de passage de la tension par une crête. Ceci facilite la prise en compte du courant circulant dans la résistance d'isolement à mesurer en permettant d'augmenter le temps de mesure et de mémorisation de ce courant. As indicated above, the device according to the invention comprises a clipping circuit 32 which slightly deforms the peaks of the alternating voltage supplied by the generator 31 and which makes it possible to have a zero capacitive current not only at each voltage peak, but also during a short period of time extending on either side of the instant of passage of the voltage through a peak. This makes it easier to take into account the current flowing in the insulation resistance to be measured by allowing the measurement and storage time of this current to be increased.
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