УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КАТОДНОЙ СТАНЦИИ Российский патент 1995 года по МПК C23F13/00 

Изобретение относится к электрохимической защите металлических сооружений от коррозии и может быть использовано для катодной защиты магистральных трубопроводов от перенапряжений.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь катодной защиты типа ПТА, содержащий трансформатор, выпрямитель, формирователь импульсов, генератор пилообразного напряжения, компаратор и мультивибратор.

Однако наличие гальванической связи между трубой и блоком управления преобразователя приводит к пониженной его надежности из-за приложения к нему перенапряжений, возникающих в трубопроводе вследствие грозовых разрядов и аварийных режимов работы электрифицированных железных дорог.

Целью изобретения является повышение надежности.

Для этого в устройство управления катодной станции, содержащее катодную станцию с трансформатором и выпрямителем, источник питания, генератор линейного напряжения и блок смещения, дополнительно введен магнитный дифференциальный элемент с пятью обмотками, при этом измерительная обмотка включена между трубопроводом и заземлителем, обмотка считывания включена между первым выходом блока смещения и шиной питания, обмотка смещения включена между вторым выходом блока смещения и шиной питания, каждая из двух выходных обмоток одним выводом подключена к управляющему электроду соответствующего основного тиристора выпрямителя катодной станции и к точке соединения стабилитрона и вспомогательного тиристора, включенных параллельно соответствующему основному тиристору и образующих защитную цепь, а другим выводом каждая из выходных обмоток подключена через токоограничивающий резистор к управляющему электроду соответствующего вспомогательного тиристора защитной цепи, при этом указанные источник питания, синхронизатор, генератор линейного напряжения и блок смещения соединены последовательно.

Кроме того, выпрямитель катодной станции выполнен мостовым, полууправляемым.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства управления; на фиг. 2 - схема катодной станции.

Устройство содержит источник 1 питания, входом подключенный к сети переменного тока, а выходом - к синхронизатору 2. Синхронизатор 2 соединен последовательно с генератором 3 линейного напряжения. Генератор соединен последовательно с блоком 4 смещения. Имеется магнитный дифференциальный элемент 5 с пятью обмотками 6-10. При этом измерительная обмотка 6 включена между трубопроводом 11 и заземлителем 12. Обмотка 7 считывания включена между первым выходом блока 4 смещения, образованным коллектором транзистора 13, и шиной питания (+). Обмотка 8 смещения включена между вторым выходом блока 4 смещения, образованным коллектором транзистора 14, и шиной питания (+). Выходные обмотки 9 и 10 подключены к тиристорам катодной станции, представленной на фиг. 2. Она содержит трансформатор 15 и полууправляемый мостовой выпрямитель на основных тиристорах 16 и 17 и диодах 18 и 19. Каждый основной тиристор шунтирован защитной цепью, состоящей из последовательно соединенных вспомогательного тиристора 20 (21) и стабилитрона 22 (23). Обмотка 9 (10) одним выводом подключена к управляющему электроду основного тиристора 16 (17) и к точке соединения стабилитрона 22 (23) с вспомогательным тиристором 20 (21).

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Эмиттерный повторитель на транзисторе 26 обеспечивает заряд конденсатора 27 постоянным током, что приводит к формированию линейного напряжения на нем. Это напряжение синхронизируется с напряжением источника питания U_≈. Напряжение U_≈ выпрямляется в источнике 1 питания и поступает на вход транзистора 28. В течение всего периода питающего напряжения U_≈ транзистор 28 открыт и закрывается кратковременно лишь при переходе U_≈ через нуль. Транзистор 28 управляет работой транзистора 29 генератора 3, который открывается лишь в моменты закрытия транзистора 28. При открытии транзистора 28 периодически разряжается конденсатор 27, в результате чего формируется пилообразное напряжение.

Это напряжение с помощью эмиттерных повторителей на транзисторах 30 и 13 преобразуется в пилообразные импульсы тока в обмотке 7 считывания. Импульсы сравниваются с измеряемым током в измерительной обмотке 6. Ток обмотки пропорционален напряжению на трубопроводе 11. В момент достижения равенства указанных токов происходит перемагничивание сердечника дифференциального элемента 5.

Перемагничивание сердечника под действием линейно изменяющихся импульсов тока приводит к формированию положительных импульсов на выходе обмоток 9 и 10. Эти импульсы подаются на управляющие электроды вспомогательных тиристоров 20 и 21, выполняющих функции усиления и развязки управляющего сигнала и включенных в цепи управления основных тиристоров 16 и 17 выпрямителя катодной станции.

В результате открывания одного из вспомогательных тиристоров 20 (21), на аноде которого действует положительный потенциал, в цепи управляющего электрода соответствующего основного тиристора 16 (17) формируется положительный импульс, открывающий его. Применение тиристоров 20 и 21 позволяет отказаться от использования согласующих трансформаторов.

Изменение тока в обмотке 6 приводит к смещению момента начала перемагничивания сердечника элемента 5, а следовательно, момента открывания основных тиристоров 16 и 17 и изменению напряжения на выходе катодной станции.

Наличие обмотки 8 смещения позволяет устанавливать требуемое напряжение на выходе катодной станции.

Учитывая низкое входное сопротивление цепи трубопровод-заземлитель в цепи измерительной обмотки 6, возможна установка фильтра 31 с большим сопротивлением для приемной составляющей сигнала на выходе дифференциального магнитного элемента 5. Одновременно фильтр выполняет функции уменьшения пульсаций управляющего сигнала.

Использование: электрохимическая защита металлических сооружений от коррозии для катодной защиты магистральных трубопроводов от перенапряжений. Сущность изобретения: источник 1 питания входом подключен к сети переменного тока, а выходом - к синхронизатору 2. Синхронизатор 2, генератор 3 и блок 4 смещения соединены между собой последовательно. Имеется магнитный дифференциальный элемент 5 с пятью обмотками 6 - 10. При этом измерительная обмотка 6 включена между трубопроводом 11 и заземлителем 12. Обмотка 7 считывания включена между первым выходом блока 4 смещения и положительной шиной питания. Обмотка 8 смещения включена между вторым выходом блока 4 смещения и положительной шиной питания. Выходные обмотки 9 и 10 подключены к тиристорам катодной станции. Катодная станция содержит трансформатор и полууправляемый мостовой выпрямитель. Учитывая низкое входное сопротивление цепи трубопровод - заземлитель в цепи измерительной обмотки 6, возможна установка фильтра 31 с большим сопротивлением для переменной состовляющей сигнала на выходе дифференциального магнитного элемента 5. Одновременно фильтр выполняет функции уменьшения пульсаций управляющего сигнала. 2 ил.

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КАТОДНОЙ СТАНЦИИ, содержащее катодную станцию с трансформатором, полууправляемым мостовым выпрямителем на основных тиристорах, источник питания, синхронизатор, генератор линейного напряжения и блок смещения, отличающееся тем, что оно снабжено магнитным дифференциальным элементом с пятью обмотками, при этом измерительная обмотка включена между трубопроводом и заземлителем, обмотка считывания включена между первым выходом блока смещения и шиной питания, обмотка смещения включена между вторым выходом блока смещения и шиной питания, каждая из двух выходных обмоток одним выводом подключена к управляющему электроду соответствующего основного тиристора выпрямителя и катоду вспомогательного тиристора, образующего вместе с последовательно соединенным стабилитроном защитную цепь, включенную параллельно соответствующему основному тиристору, другим выводом каждая из выходных обмоток подключена к управляющему электроду соответствующего вспомогательного тиристора защитной цепи, а указанные источник питания, синхронизатор, генератор линейного напряжения и блок смещения соединены последовательно.