绝缘电阻监测仪-电路设计

论文总字数：21420字

摘 要

146012415 刘宇航

指导教师 张靖

摘要：绝缘电阻在电力系统中占有很重要的地位，是衡量电气设备绝缘性能好坏的物理量，是电气设备最基本的绝缘指标。在实验与实际生产应用中，可以通过测量电气设备的绝缘电阻来判断电气设备中介质是否有受潮、老化、表面污染、绝缘击穿等一系列问题。因此，如何快速而又准确的测量电气设备的绝缘电阻显得尤为重要。

原有的绝缘电阻监测仪大多是基于半机械式的兆欧表设计制成的，这类型绝缘电阻监测仪由于测量精度普遍较低，显示绝缘电阻值低并且不能一机多用等缺点，使得其使用范围受到了限制。本文综述了当今绝缘电阻检测仪的发展方向，综合比较了多种绝缘电阻检测方法后确定了一种绝缘电阻检测仪的设计。本设计以ICL7135作为模数转换的核心芯片，并详述了取样/滤波电路、A/D转换电路以及时钟信号发生电路等的比较与设计，而且对相应部分均进行了计算与仿真，最终完成了新型电子式绝缘电阻检测仪的电路设计。

设计结果在理论上满足了精度高、便携性强、可靠性高等设计要求，达到了预期的效果。

关键词：绝缘电阻；有源滤波；A/D转换；ICL7135

Abstract

Abstract： Insulation resistance,a physical quantity which is used in measuring the insulation of electrical equipment,plays an important role in the power system,and it is the basic insulation index.By measuring insulation resistance,the defects in electrical equipment,such as damp,aging,surface contamination and insulation breakdown,could be fond.So,it is important to measuring insulation resistance quickly and accurately.

Original insulation resistance tester are mostly made from semi-mechanical megohmmeters,the usage of which is limited by its low accuracy and low displayed number.In this article,based on reviewing the development direction of today’s insulation resistance tester,comparing different testing methods of insulation resistance,a digital insulation resistance tester is designed.In this system,ICL7135 is chosen as the central chip of A/D conversion.Sampling,filter,A/D conversion and clock signal generating circuit are also designed in detail.The simulation of those designs is followed by the circuit to verify the correctness.A new electronic insulation resistance tester is finally designed.

Key words: insulation resistance；active filter；A/D conversion；ICL7135

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 绝缘电阻 1

1.1.1 绝缘电阻的研究意义 1

1.1.2 测量绝缘电阻时相关因素的影响 1

1.2 绝缘电阻监测仪 2

1.2.1 绝缘电阻监测仪及其工作原理 2

1.2.2 国内外研究现状及发展趋势 2

1.3 课题主要设计内容 3

第二章 取样与滤波电路设计 5

2.1 取样电路 5

2.2 滤波电路 6

2.3 具体滤波电路设计 8

第三章 A/D转换与显示电路设计 10

3.1 A/D转换 10

3.1.1 A/D转换的基本原理 10

3.1.2 常见的A/D转换器分类 12

3.2 A/D转换电路 13

3.2.1 ICL7135基本原理介绍 13

3.2.2 ICL7135接线设计 16

3.3 数字显示电路设计 17

3.3.1 数字显示电路 17

3.3.2 译码器与数码管 18

第四章 时钟信号发生器设计 21

4.1 双四位二进制计数器74HC393 21

4.2 时钟信号发生器设计 21

第五章 总结 24

5.1 总结 24

5.2 展望 24

致 谢 26

参考文献： 27

附录 28

第一章 绪论

1.1 绝缘电阻

1.1.1 绝缘电阻的研究意义

第二次工业革命以后，由于电力电子技术的飞速发展，各类型电力电子器件逐步走入我们的生活中，因此用电安全问题不容小视。绝缘电阻作为衡量电气设备绝缘性能好坏的重要物理量，越来越受到人们的重视，是电气设备最基本的绝缘指标，也是电气设备进行其他的高压试验，如出厂试验、预防性试验、交接试验等的基础。

绝缘电阻是指电气设备中，两部分导体之间的绝缘体的等效电阻，在数值上等于施加在两导体上的电压除以此时两导体间流过的总电流的商。对电气设备绝缘电阻的测量，有助于发现电气设备中的绝缘体是否有诸如绝缘受潮、绝缘老化、表面污染和绝缘贯穿等一系列绝缘问题或绝缘故障，从而判断电气设备是否可以在正常情况下安全运行。下面就对绝缘电阻的测量以及测量绝缘电阻时的影响因素做简要说明。

1.1.2 测量绝缘电阻时相关因素的影响

（1）湿度对绝缘电阻的影响

环境湿度对测量绝缘电阻的影响很大。一旦电气设备绝缘材料过度受潮后,其绝缘电阻将大大减小，介质损耗也会随之增大，绝缘体的耐压程度也会相应地降低。在测量绝缘电阻时，周围空气的相对湿度越大，材料本身的湿度也就越大，绝缘电阻便会减少。所以，为了减少湿度对绝缘电阻测量的影响，一般情况下选择在干燥晴朗的天气下进行绝缘电阻测量试验。

（2）温度对绝缘电阻的影响

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