2. 10
ČeskoslovENSKÁ socIALISTICKÁ
REPUBLIKA
gRAD PRO PATENTy a v YNÁLEzx
Vydáno 15.srpna 1961 vyloženo 15.února 1961
Třída 21 d, 2
PATENTNI SPIS č. 100613
Pavo k vyuu přísluší státu podle odst. 6 a o 34/1957 Sb. inž.
Lubomír Novorno, sokolov
způsob a zařízení k zajišťování isolačního stavu elektrických strojů * za provozu -
Přihlášeno 13. července 1960 (PV 4462-60Platnost patentu od 13.
července 1960
Dosud nebylo možno spolehlivě zjišťovat isolační stav elektrických
strojů nebo jejich skupin během provozu. Měření isolačního stavu bylo .
možno provádět jen na strojích, které byly mimo provoz.
Tento nedostatek se zejména projevoval u kombinovaných elek
trických strojů, zařízení a jėjich skupin, na příklad u elektrických lo
komotiv, kde za provozu dochází k prudkým změnám isolačního stavu a při snížení
isolačního odporu mohou nastat značné škody.
Způsob a zařízení podle vynálezu, kterým jsou tyto nedostatky odstraněny, využívá
střídavého proudu, který společně s hlavním proudem stroje prochází vinutím a
částečně isolací měřeného stroje L, R, M podle obr. 1 a dvěma primárními vinutími
srovnávacího transformátoru T 1, a to jedním před vstupem do měřeného stroje L, R, M
a druhým po výstupu z tohoto stroje, přičemž obě primární vinutí srovnávacího
transformátoru T 1 působí proti sobě, takže do sekundárního vinutí srovnávacího
transformátoru T 1 se indukuje napětí úměrné proudu, který neprochází vodiči
měřeného stroje L, R, M, přičemž napětí dále přes zesilovač ovládá signální relé R 1, R

3. 2, a napájí měřicí přístroj V, udávající přímo isolační stav měřeného stroje I, R, M,
přičemž proud procházející kapacitou mezi vodiči a kostrou stroje LR, M. , je
kompensován pomocí odporů a kondensátorů RK, RC, , připojených k vir nutí
srovnávacího transformátoru T 1.

5. 40
Pro zvýšení spolehlivosti údajů zařízení je vhodné takové provedení, že zesilovač
obsahuje alespoň jeden resonanční obvod 0 1, O 2, který vylučuje vliv střídavého
proudu jiné frekvence, než jaké bylo k měření použito, na výsledky měření. «
Ve výstupu zesilovače je zapojen usměrňovač S 1, S 2 a filtrační kondensátor C 2,
které vylučují vliv prudkých změn hlavního proudu měřeného stroje L, R, M nebo
napěťových rázů v napájecím vedení TV na výsledky měření. . . - K napájení zařízení
střídavým napětím použitým k měření je možno použít generátoru G střídavého proudu
o frekvenci řádu 10 kHz, který je s hlavním obvodem kapacitně, pomocí kondensátoru C
1 nebo induktivně vázán a pracuje do hlavního obvodu stroje. .
Způsob činnosti celého zařízení spočívá v tom, že střídavý proud, použitý k měření,
prochází z napájecího vedení TV. dvěma větvemi obvodu. Jednu větev tvoří přímo
vodiče zařízení L, R, M, jehož isolační stav zjišťujeme, druhou větev tvoří isolační odpor
téhož zařízení společně s kapacitou vodičů proti kostře stroje a jiným částem, které jsou
spojeny s opačným pólem zdroje. V přívodu proudu k měřenému stroji L, R, M je
zapojeno jedno primární vinutí srovnávacího transformátoru
T. 1 a v obvodu proudu je zapojeno druhé primární vinutí téhož trans
formátoru. Prvním vinutím transformátoru prochází součet proudů obou proudových
větví, druhým. vinutím prochází jen proud, který prošel . '
vodiči měřeného zařízení nebo stroje L, R, M. Obě primární vínutí srovnávacího
transformátoru T 1 působí proti sobě a jsou shodná co do počtu závitů, takže
magnetické pole tvořené hlavním proudem stroje L, R, i měřicím proudem, který prošel
vinutím uvedeného stroje,
se v jádře srovnávacího transformátoru T . 1 ruší a v sekundárním
vinutí tohoto transformátoru vzniká jen napětí úměrné proudu, který prošel druhou větví
obvodu, tj. isolačním odporem a kapacitou vodičů proti kostře stroje. Proud procházející
kapacitou vodičů proti kostře stroje je při stálém napětí měřicího střídavého proudu stálý
a lze jej vykompensovat pomocí odporů a kondensátorů RK, RC, C 3 připojených k
primárním vinutím srovnávacího transformátoru T 1. Zbývající magnetické pole v jádře
srovnávacího transformátoru T 1 je již nepřímo úměrné isolačnímu odporu stroje nebo
skupiny strojů, jejichž isolační odpor měříme, a jeho účinky se v sekundárním vinutí
srovnávacího transformátoru T 1 indukuje napětí, nepřímo úměrné velikosti isolačního
odporu měřeného stroje, skupiny strojů nebo zařízení. Napětí ze sekundárního vinutí
srovnávacího transformátoru T 1 je dále zesilováno zesilovačem, který může být
osazen elektronkami, transduktory nebo s výhodou tranzistory. Zesilovač může s
výhodou obsahovat resonanční obvody O 1, O 2, které omezí vliv parasitních frekvencí
na měření.

6. Ve výstupu zesilovače, tvořeném transformátorem T 2, je zapojen usměrňovač S 1,
S 2 a filtrační kondensátor C 2, který odstraňuje vliv prudkých změn hlavního proudu
stroje a vliv napěťových rázů na měření. -
Z výstupu T 2 zesilovače jsou napájena relé R 1, R 2, která svými kontakty spínají
vhodná signalisační zařízení při zhoršení isolačního stavu měřeného stroje L, R, M, tj.
při zvýšení napětí na výstupu T 2 zesilovače. Dále může být do výstupu T 2 zesilovače
zapojem měřicí přístroj V, který udává přímo hodnotu isolačního odporu a může být
cejchován v jednotkách odporu. Vhodné je provedení tohoto přístroje tím způsobem, že
je použito přístroje se zkříženými cívkami, přičemž jedna cívka tohoto přístroje je
napájena napětím z výstupu T 2 zesilovače a druhá přes oddělovací kondensátor
střídavým napětím použitým k měření z napájecího vedení TV, takže je vyloučen vliv
změn

8. 10
3 - , 1UU613
g -
velikosti střídavého napětí použitého k měření na údaje měřicího přístroje V.
Stejně tak relé R. 1, R 2 mohou být provedena stejně jako. měřicí přístroj. V,
vybavený navíc kontakty, spínanými jeho pohyblivou
částí, které slouží k zapínání a vypínání dalších zařízení.
Generátor G střídavého proudu je možno umístit přímo v hapájecí stanici. Pro
stroje napájené střídavým proudem je možno jako měřicího proudu použít přímo proudu
hlavního nebo některé jeho harmonické
frekvence.
Srovnávací transformátor T 2 musí být proveden s jádrem s malými - hysteresními
ztrátami a s malým magnetickým sycením vzhledem .
k tomu, že isolačním odporem stroje prochází i část hlavního proudu, - který by mohl
způsobovat přesycení jádra srovnávacího transformátoru
T 2. Toho je možno využít pro omezení napětí v sekundárním vinutí srovnávacího
transformátoru T 2 při proražení isolace měřeného stroje.
Pro úsporu elektrické energie je možné, aby generátor G střídavého proudu
pracoval impulsně, tj. dodával střídavý proud do sítě vždy po určitou dobu s přerušením.
Potom je vhodné vybavit signalisační relé R 1, R. 2 přidržovacími kontakty nebo
zpožděním odpadu a vypínačem v obvodu signalisace.
Zařízení je zejména při použití zesilovače osazeného tranzistory nenáročné na
údržbu, má značnou odolnost i trvanlivost a je možno je napájet zdrojem nízkého
stejnosměrného napětí, na příklad 24 nebo 48 V, takže je vhodné pro použití na
elektrických vozidlech, zejména na elektrických lokomotivách. Zařízení dovoluje
zapojení přístroje pro registraci naměřených hodnot isolačního stavu.
Při měření isolačního stavu stejnosměrných strojů, zejména elektrických lokomotiv,
je možno jako měřicího střídavého napětí využít s výhodou pulsační složky
stejnosměrného napětí hlavního proudu stroje. "
Předmět patentu
1. Způsob zjišťování isolačního stavu elektrických strojů za provozu, vyznačený
tím, že využívá střídavého proudu, který společně s hlavním proudem stroje prochází
vinutím a částečně isolací měřeného stroje (L, R, M) a dvěma primárními vinutími
srovnávacího transformátoru (T 1), a to jedním před vstupem do měřeného stroje (L, R,
M) a druhým

9. po výstupu z měřeného stroje (L, R, M, přičemž obě primární vinutí
srovnávacího transformátoru (T 1) působí proti sobě, takže do sekundárního vinutí
srovnávacího transformátoru (T 1) se indukuje napětí úměrné proudu, který neprochází
vodiči měřeného stroje (L, R, M, přičemž napětí dále přes zesilovač ovládá signální relé
(R 1, R 2) a napájí měřicí přístroj (V), udávající přímo isolační stav měřeného stroje (L,
R, M, přičemž proud procházející kapacitou mezi vodiči a kostrou měřeného stroje (L,
R, M) je kompensován pomocí odporů a kondensátorů (RK, RC, C 3), připojených k
vinutí srovnávacího transformátoru (T 1).
2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že zesilovač
obsahuje alespoň jeden resonanční obvod (O 1, O 2, který vylučuje vliv střídavého
proudu jiné frekvence, než které bylo použito k měření, na výsledky měření.
3. Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že ve výstupu (T 2)
zesilovače je zapojen usměrňovač (S 1, S 2) a filtrační kondensátor (C 2), které vylučují
vliv prudkých změn hlavního proudu měřeného stroje (L, R, M) nebo napěťových rázů v
napájecím vedení
(TV) na výsledku měření.

11. 4 100613
| . Zařízení k provádění způsobu podle bodu 1, vyznačené tím, že jako
měřicího přístroje (V) je použito přístroje se zkříženými cívkami, přičemž jedna
cívka tohoto přístroje je napájena napětím z výstupu (T 2) zesilovače a druhá
přės oddělovací kondensátor střídavým napětím použitým k měření z napájecího
vedení (TV), takže je vyloučen
vliv změn velikosti střídavého napětí použitého k měření na údaje
měřicího přístroje (V). . . .
. Zařízení podle bodů 2 až 4 k provádění způsobu podle bodu 1,
vyznačené tím, že měřicí přístroj (V) je vybaven kontakty, spínanými
jeho pohyblivým systémem, které slouží k zapínání a vypínání dalších zařízení. .
. . . . -
Severografia, n. p, závod 03