Система для управления электрохимическим укреплением грунта Советский патент 1988 года по МПК E02D3/12 

4

emrtk

СП

Изобретение относится к cn ijjrici H строительства различных соор окений на водонасьш;енных связан :ых грунтах и может быть использовано при строи- тельстзе и эксплуатации объектов жи- лого, промышленного., п-гдротехниче- ского и иного назначения.

Целью изобретения является повьг- шение точности уттравле шк .

На чертеже гфедстазлена система ,пля управления электрохимическим укреплением грунта,

Система содер/кит 3--фаяный источник переменного тока с тремя фазами 1-3, одни вьшоды которых соединены друг с другом и образуют нейтраль 4 трехфазной звезды, электроды-инъек торы 5 и 6 с закрепляющими растворами, размешенные в укрепляемом грун- те 7, первый деполяризующий конденсатор 8, первьй диод 9, второй диод iO, первьЕЙ тиристор 11, второй тиристор 12, первьц токоограничивающий коьзденсатор 13, второй токоограничи- вамщий ко1щенсат6р 14, фазоимпульс- ный блок 15, Е1торой деполяризующий конденсатор 16, третий деполярияую- )ций конденсатор 7. третий диод 18 третий тиристор 19 и третий токоог- раничивающий кон,ченсатор 20.

Фазоимпульсньпл блок 15 выполнен в виде трех однотипных каналов. Первый канал уттразления сос - оит из пиктрансформатора 21, диода 22, резисто pa 23 и конденсатора 24. второй канал - из пнк-трансформатсрз 25, диода 26, резистор а 27 и конденсатора 28; а третий канал - из пик-трансформатора 29, диода 30, резистора 31 и конденсатора 3,2.

Работа системы уггоавления электро химически 1 укр :;плением грунта осу1цес вляется следу -11и,им образок:,

Пусть в исходный моме;;т времеТ1И л нейное напряжение на вьшодах 3 t:; i источ::тика будет максимллгльпч и р:;ачи- нает умеь ьшаться по cBoef- величине . причем положительный потенциал приложен к вывоп,у 3; а лкпейное кат;ря- жение на рынодах 2 и 1 некоторое иекулбвое пначеняе,, вывод 2 ике- ет нулевой потенциал и н .чинает возрастать но абсолютной величине , но будет отрицательным, Tor;ui потенциал анода .;иода 10 станов тся ньше; потеН диала его катода.

Ti - к о о: р а нич и в а юши е к о: зд е н с л т о ръг 13 и 20 зарял ень;- до величижг }п

Uvie ij

- максимальное амп. титудное

значение фазного напряжения), а конденсатор 14 з-апасает энергию втсрог: фазы источника, при этом на его обкладке, соединенной с анодом тирис- I opa 12, будет пол.1жительное напряжение, а на обкладке соединенной с выводом 2 обмотки второй фазы, - отрицательное напряжениеJ одновременно с зарядом этого ко1 аенсатора 14 протекает ток по цени первично: обмотки импульсного пик-трансформатора 25,

Во вторичной обмотке импульсного пик-трансформатора фор:мируется управляющий импульс, который сдвинут по фазе относительно фазного напряжения исючника фазы 2, и подается через дод 26 к управляющему электроду тиристора i2 и он открывается.

Первый импульс постоянной составляющей тока через укрепляемьш грунт/ когда суммируется при согласной по- ляр:ности напряжение второй фазы не- точника и конденсатора 14 () Ши просто конденсатора 4) происходит по ;епи: другой вывод 2 источника, конденсатора 4, тиристор 12, электрод- :.-{нъектор 5, укрепляемьш гру:нт 7, электрод-инъектор 6 - первьм вывод 4 второй фазы источника. Этот им- и пульсный разряд (постоянная составляющая тока) может происходить в интервале времени от 90 эл. град, от выбранного вьше начала отсчета до 270 эл.град, от этого же начала отсчета, после чего конденсатор 14, ограничивая в интервале до 360 эл град, перезаряжается, т.е. заряжается противоположной полярностью.

В момент завершения перезаряда к:он,ценсатора: 14 значение импульса гока е рассматриваемой депи становится равным нулю и тиристор 12 погасает т.е. запирается естественньм путем. 3 режиме сзмопогасания работают и остальньге тиристоры 11 и 19,

Через 30 эл.град, потенциал на вы- :эоде 2 будет положительным м максимальным по абсо.лютной величи:яе5 т.е. фазное напряжение третьей ф;.зы будет максимальныа, к cyt- мируясь с. напряжением конденсатора

соединен1тьгм с

КИМ согласно, создается источник для формирования тока с напряжением 2 и ,j, , импульс1-1ый разряд которого может происходить в интервале от 30 до 210 эл.град, от начала О : счета, после чего конденсатор 20, ограничивая ток в и}гггррпле д(1 300 эл.грал., перезаряжается, т.е. заряжпст :- Jip - тивоположной гюляр.ностью,

Через 20 эл.г рад. от начала ст- счета потенциал анода диода 8 становится вьппе потенциала его катода и конденсатор 20 запасает энергию третьей фазы источника в течение времени, соответствунэщего 90 эл.град. т.е. до 210 эл.град, от выбранного отсчета, при этом на обкладке конденсатора 20, соединенной с выводом третьей фазы, будет отрица 1 е,льное напряжение,, а на обкладке, соединенной с анодом тиристора 19, - полохштель- ное напряжение, одновременно с зарядо конденсатора 20 протекает ток по цени первичной обмотки импульсного пик- трансформатора 29 . На вторичной об- мотке импульсного п1-;к-трансформатора формируется управляющий импульс, который сдвинут относительно напряж;е- ния фазы 3 ТИПТ и подается через диод 30 к управляющему электроду тирис- тора 19 для формирования второго имнульса тока. Тиристор при этом от- -1 крываетси и проводит импульс тока.

Импульсный разряд конденсатора 20 может осуществляться в интервале угло вого времени от 210 (от начала отсчета) до 390 эл.град. от начала отсчета. Импульсный разряд конденсатора 20 создает постоянную составляющую тока через укрепляемый грунт, который достигает максимального значения, когда суммируется при согласной полярности напряжения третьей фазы Т1-ШТ (при величине U) и ко1оденсатора 20. Этот второй кмпульс тока проходит по цепи: обмотка источника с выводом 3, конденсатор 20,.тиристор 19, элек- трод-инъектор 5, yкpeпляe :ьм грунт 7, электрод-инъектор 6 - вывод 1 источника. По завершении т- пульса тока конденсатор 20 также перезаряжается, а тиристор 29 самопогасает (гасится) естественным путем.

Через 150 эл.град, суммируется (при согласной полярности) напряже- ние первой фазы и конденсатора 13 и достигает м г кси ального значения, равного 2 и, . Импульсный разряд конденсатора i 3 и формирование третьего импульса тока могут происходить в интервале углового времени от 150 (от начала отсчета) до 330 эл.град. от начала отсчета, после чего конденсатор 13,, ограничивая ток в инTLpiii- io лс 20 зл.град, перезаряжается, т.е. заряжается противоположной по гчрнос г..;о, а viiOHCTOp 11 самоггоI л с л с т .

Описа ;ны1 ; порядок формирования в каждом пер1-;оде трех импульсов зак- ре1 ;ляк; цего (укрепляющего) выпрямленного тока далее осуществляется циклически - со сдвигом во времени на 120 эл.град. При этом через 240 эл град, от ранее выбранного начала отсчета потен п-:гш анода диода 9 становится Быле потенциала его катода.

Конденсатор 13 запасает энергию первой фазы источника в течение следующих 90 эл.град, при этом на его обкладке, соеди11енной с анодом тиристора 11, будет положительное напряжение, а на обклг аке, соединенной с выводом 1 обмотки первой фа- зь ,- отрицательное. Одновременно с зарядом коцценсатора 13 протекает ток по цепи первичной об -готки им- пул1 сного пик-трансформатора 21.

Во вторичной обмотке импульсного пик-трансформатора 21 формируется импульс, который сдвинут по фазе относительно напряжен1{я фазы 1 , источника и подается через диод 22 к управляющему электроду тиристора 11 и открывается для формирования очеоедного первого 1тмпульса тока в в следующем периоде тока .Импульс по- стс;янной составляющей тока через укрепляемый грунт, когда суммируется при соласной полярности напряжение первой фзы источника и конденсатора 13 (или одного конденсатора 3) происходит п цепи; обмотка источника с выводом , конденсатор 35 тиристор I1, электрод-инъектор 5, укрепляемый грунт 7, электрод-нмьектор 6 - вывод 4 ис- точн1 ка. Далее вновь формируются второй, третий, первьш и т.д. импульсы.

Таким образом, система позволяет пропустить через укрепляем1,гй грунт за период изменения питающего напряжения три ттмпз льса постоянной составляющей acи eтpичнoгo тока в интевале времени от 30 (от начала отсчета) до 330 эл.град-. от начала отсчета с

Макскмалькое значение напряжения, формирующего эти юпгульсы постоянной составляющей, обеспеч;.:вается при начале этих 1 1 тульсов F моменты угло5

ВС ГО временя 30, 50 и. 270 .грлд, от начала отсчета,

Нзмет-гчя сопротивление реггисторов 2j , 27 и 31 , можно регулировать з-то феэово1-о открытия тиристоров 11, 12 и 19 в диапазоне от i80 до О эл.гра При этом моменты открытия тиристоро il, 12 и 19 сбудут смешаться в угловом времени соответствен} о от 30 до 210 эл.гррд,; от : 50 до 310 эл.град и от 90 до 270 эл.град.

Изменение угттового времени начал формирования первого, второго и треего импульсов выпрямленного тока прводит к изменению количества электр честЕ а в каждом ип этих импульсов {от максимума и до иуля), Эти импульсы тока ос пцествляют транспортировку ионов компонентов, укрепляюпшх грун Количество этих ионов лропорцрю- нально количеству электричества в рбочем импульсе тока, которое определяется подынтегральной кривой изменения мгновенного значения вьпфямля емого тока в импульсах и пропорционально времени импульса. Благодаря установке тиристоров 1, 12 к 19 данная система позволит при уменъгае НИИ концентрации закрепляющих paci- воров (во время работы системы - по мере расхода компонентов) поддерживать скорость транспортировки в гру ионов в заданньпс пределах. Работа,, совершаемая в данной электрохимической системе, численно равна проиведению напряжения: на электродах-ин екторах на количество прошедшего через них электричества. Величина зто работы зависит не только от конце:нт раиии растворов, i.o и от колкчестйа ПЕ ореагироваза их веществ ,

- количество электричестза, прошещпего через злехтродыинъекторы}

Z - валентность прореаг иро- в а в гаих в ещ е с тв;

F - число Фарадея;

и - напряжение (рабочих импульсов), прикладываег-кте к зпек- тродам-jiHbeKторам ;

i-A - максимальная рабстп процес- с а

К а ч е с ТВ о п р - о б р азов а те л т.; чьгх пр о - Ц(;ссов, происходяшнх 9 укрелляемом г эунте за счет э.лектри еской энергии,

5

ц

0

по; всдимой от i:ocторокнего источника, зависит от количества электричества, протедп его -герез электроды-инъекторы 3 неизменном обьеме укрепляемого грунта . При бр.ютрых и резких измеиенртях тов.а (а1тряжения рабочих импульсов, формирующих постоянную составляющую тока), совершаемая работа меньие, чем при увеличении количества электричества в том же объеме укре:пля- емого грунта. Данная система формирования постоянной составляющей асиммет- рк -шого тока обеспечивает минимальные непроиводительные расходы энергии.Переменная составляющая асртмметричного тока, которая осушествляет деполяризацию грунта в межэлектродном проме- :.1гутке, формируется с помощью смецую- 1ЦИХ трех цепей.

Первая цепь состоит из фазовой обмотки 4,1, ковденсатора )3, первого деполяризу;-ощего конденсатора 8 , элек- грода-инъектора 5 - грунта 7 электрода -инъек тора 5 и обмотки 4,1

Вторая цель: обмотка 4,2, гокоог- раничивающий конд.енсатор 4, деполяризующий конденсатор IS, электрод- инъектор 5, грунт 7, электрод-инъек- тор 6, обмотка 4,2

Третья цепь; обмотка 4,3, токоог- грани гивающий конденсатор 20.. депо- ляризуюший конденсатор 17, электрод- инъектор 5,, грунт 7, электрод-инъек- гор 6, обмотка 4.3.

Так как условия проходщения перво - го, второго и третьего ж-шульсов в гру-чте не отличаются друг от друга, мошкость искажения Т, а также мощность несимметрии Н в системе существенно уменьшаются, в резу.ггьтате чег о расчетная (габаритная) мощность трехфазного источникаj его габариты, масса, стоимость я т,п. уменьшаются, а .сочность управления пзэоцессог 51JI ектрохин; 8ского укрепления грунта 1то1зьпи; ;ется ,

Ф о р м у л а и 3 о б р е т е. н и я Система для упраЕления электрохимическим укреллеккем грунта,, содержащая фазоимпульскый блок., пару элек - тродов-инъекторов с закрепляюи:ими рз ств)ра.мк , размещеннь х в укреп..лен- ном г;1укте, первый деполяризующий кочленсатор. два диодаj два тирис™ тооа, два токоограничивающих хон.ден- с:-;тора и трехфазный источник перемен-- него -; ока .причем одни выводы Т1эехфазного HCTO4fSHKa переменного тока объ- динены, другой вывод первой фазы трехфазного источника переменного тока подключен к Г ервому входу фазо- импульсного блока и через последовательно соединенные первые токоогр§- ничиваюпу1й конденсатор и тиристор Iподключен к первому электроду-инъек- тору, а другой вывод второй фазы тре фазного источника переменного тока подключен к второму входу фазоим- пульсного блока и через последовательно соединенные вторые токоогра- ничивающий конденсатор и тиристор под- ключей к первому электрод-инъектору я одной из обкладок первого деполяризующего конденсатора, катоды первых и вторых диодов подклточены к общей точке соединения анодов соответст- вующих первого и второго тиристоров и к одной из обкладок первого и второго токоограничивающих конденсаторов, первый выход фазоимпульс- ного блока подключен к управляюще- му электроду первого тиристора, второй выход фазоимпульсного блока подключен к управляющему электроду второго тиристора, отличающаяся тем, что, с целью (гсньпиения точности управления, онг. cH.ifvtxMi.i вторым и третьим деполяризующ ми конденсаторами, третьи 1и диодс- М, тиристором и токоограничивающим конденсатором, причем другая обкладка первого деполяризующего конденсатора подключена к катоду первого диода, аноды первого, второго и третьего диодов подключены к общей точке соединения одних вьгоодов трехфазного источника переменного тока с вторым электродом-ннъектором, другой вывод третьей фазы трехфазного источника переменного тока подключен к третьему входу фазо1-гмпульсного блока и через последовательно соединенные третий токоограничивающий конденсатор и тиристор - к первому электроду- инъектору, катоды второго и третьего диодов подключены соответственно к анодам второго и третьего тиристоров непосредственно, а к их катодам - через второй и третий деполяризующие конденсаторы, а управляющий электрод третьего тиристора подключен к третьему выходу фазоимпульсного блока.

Изобретение относится к стро ительству различных сооружений на Бодонасыщенных связанных грунтах и может быть использовано при строительстве и эксплуатации объектов жилого, промыишенного, гидротехнического и иного назначен1«я. Цель изобретения - повысить точность управления. Система содержит трехфазный источник переменного тока с тремя фазами 1-3, одни выводы которых образуют нейтраль 4 трехфазной звезды, электроды - инъекторы 5 и 6 с зак- репляюп ими растнорами, размещенные в укрепляемом грунте 7, первый деполяризующий конденсатор 8, первый и второй ДИОДЫ- 9 и 10, первый и второй тиристоры 1 и 12, первый и второй токоограничивагащие конденсаторы 13 и 14, фазоимпульсный блок 15, второй и третий деполяризующие кондеса- торы 16 и 17, третий диод 18, третий тиристор 9 и третий токоограни- чивающий кснденсатор 20. Фазоимпульс- блок включает три идентичных канала, перзьй канал состоит из пик- трансформатора 21, диода 22, резистора 23 и конденсатора 24, второй канал - из пик-трансформатора 25, диода 26, резистора 27 и конденсатора 28, а третий канал - из пик- трансформатора 29, диода 30, резистора 31 и конденсатора 32, 1 ил. tg С