CS206165B1 - Zapojení pro automatickou regulaci zdroje stejnosměrného napětí - Google Patents

Description

Vynález se týká zapojení pro automatickou regulaci zdroje stejmosměrného napětí zejména pro aktivní elektrochemickou protikorozní ochranu kovových zařízení, uložených v korozivním prostředí, jako například potrubních tras, uložených v půdě, nebo jiném elektrolytu podzemních nádrží a podobně. Kovová zařízení, například potrubní trasy, podzemní nádrže a podobně, vystavené působení elektrolytu, například půdy, vody nebo jiného korozivního prostředí, podléhají elektrochemické reakci, při které dochází k rozpouštění kovu, kov koroduje.

Tento nepříznivý jev je možno omezit jednak pasivní protikorozní ochranou, t.j. vytvořením vhodné bari éry na povrchu kovového zařízení ve styku s korozivním prostředím, jednak aktivní protikorozní ochranou, t.j. polarizací kovového povrchu do oblasti imunity nebo pasivity. Jedním z možných způsobů dosažení potenciálové oblasti imunity nebo pasivity je polarizace kovového zařízení vnějším zdrojem stejnosměrného proudu.

Polarizační proud a napětí jsou dány složením a strukturou kovu, stavem kovového povrchu, teplotGVjSložením korozního prostředí a dobou působení elektrochemické ochrany. Jak polarizační proud, tak napětí pro elektrochemickou ochranu se mění časem, jsou ovlivňovány změnami teploty, složením korozního média apodobně, je proto pro správnou a spolehlivou funkci aktivní protikorozní ochrany nutno jak polarizační proud, tak i napětí regulovat, a to bu3 ručně, nebo automaticky. V současné době se v světovém mě206 16?

206 166 řítku jeví snaha o přechod na plné automatizované zdroje, vylučující negativní vliv lidského činitele, jež jsou schopny pracovat s vysokou spolehlivostí i za nepříznivých podmínek.

Dosud vyráběné zdroje stejnosměrného napětí použitelné pro aktivní elektrochemickou protikorozní ochranu lze zhruba rozdělit na zdroje laboratorní a na zdroje pro průmyslové použití. Laboratorní zdroje jeou přesné zařízení, citlivá na obsluhu a vnější pracovní podmínky. Tyto zdroje pracují s malými výkony a nehodí se pro těžké provozní podmínky. Zdroje pro průmyslové použití se vyrábějí vždy specializované na určitý druh protikorozní ochrany, t.j. pro katodickou, nebo anodickou ochranu. Tyto zdroje mají sice velké výkony, nelze však u nich potenciál nastavit s dostatečnou přesností a stabilita nastavených hodnot je rovněž velmi malá.

Tyto nedostatky odstraňuje zapojení pro automatickou regulaci zdroje stejnosměrného napětí podle vynálezu, jehož podstatou je, že první operační zesilovač je svým invertujícím vstupem spojen jednak přes první odpor s jednou vstupní svorkou, jednak s anodou první diody, jejíž katoda je spojena a katodou druhé diody, jejiž anoda je spojena s neinvertujícím vstupem prvního operačního zesilovače, spojeným rovněž přes druhý odpor s běžcem prvního potenciometru, jehož odporové dréhs je spojena jednak s invertujícím vstupem druhého operačního zesilovače, jednak s nulovým vodičem mezi druhou vstupní svorkou a třetí napájecí svorkou, přičemž neinvertující vstup prvního operačního zesilovače^ jehož výstup je přes třetí odpor spojen s invertujícím vstupem druhého operačního zesilovače a s odporovou drahou prvního potenciometru, je přes čtvrtý odpor epojen běžcem druhého potenciometru, jehož odporové dráha je spojena se čtvrtou a pátou napájecí svorkou, druhý operační zesilovač je neinvertujícím vstupem spojen jednak a odporovou dráhou prvního potenciometru,jednak s nulovým vodičem mezi druhou vstupní svorkou, jednak β třetí napájecí svorkou, jednak s emitorem výkonového tranzistoru a jednak s katodou čtvrté diody spojenou β anodou třetí diody, jejíž katoda je spojena jednak a invertujícím vstupem druhého operačního zesilovače, jednak s anodou čtvrté diody, výstup druhého operačního zesilovače js přes pátý odpor spojen s bází výkonového tranzistoru, jehož kolektor je spojen jednak s cívkou relé, spojenou jednak s první napájecí svorkou, jednak s anodou páté diody, jejíž katoda je spojena jednak s cívkou relé, jednak s první napájecí svorkou jednak s napájecími vodiči prvního a druhého operačního zesilovače, jejichž další napájecí vodiče jsou spojeny a druhou napéjecí svorkou.

Zapojení podle vynálezu má proti etévajíoím zapojením tyto výhody. Vzhledem k maximální univerzálnosti lze zapojení podle vynálezu využít jako základního stavebnicového prvku pro ovládání a regulaci libovolných zdrojů stejnosměrného napětí, používaných pro aktivní elektrochemickou protikorozní ochranu. Zapojení podle Vjn álezu lze použít jak pro katodickou, taX i pro anodickou polarizaci chráněného kovového zařízeni, nebol; umožňuje plynulý přechod z anodické do katodické oblasti a naopak. Zapojení podle vynálezu je proti dosud známým zapojením jednodušší, má menší počet součástek, což zvyšuje provoz ní spolehlivost a umožňuje maximální miniaturizaci. Zapojení umožňuje použití jakéhoko208 185 liv spínacího prvku a je vybaveno obvodem pro plynulou regulaci hystereze, což je zejména výhodné, je-li v zapojení použito jako spínacího prvku elektromagnetického prvku, například relé, stykače a podobně·

Na připojeném výkresu je znázorněno schéma příkladu provedení zapojení podle vynálezu. Vstupní svorka 71. k níž se připojuje referenční elektroda, je přes první odpor 19 připojena jednak k invertujícímu vstupu 12 prvního zesilovače 1, jednak k anodě 151 Zenerovy diody 15, jejíž katoda 152 je spojena s katodou 182 druhé Zenerovy diody 18. Neinvertující vstup 13 prvního operačního zesilovače 1 je spojen s anodou 181 druhé Zenerovy diody 18 a jednak přes druhý odpor 14 s běžcem 51 prvního potenciometru g, jednak přes čtvrtý odpor 63 s běžcem 61 druhého potenciometru 6, jehož odporová dráha 62 je spojena s napájecími svorkami 91 a 92. Odporová dráha 52 prvního potenciometru g je spojena jednak s prvním vývodem s nulovým vodičem mezi druhou vstupní svorkou 72 a třetí napájecí svorkou 83 a druhým vývodem přes odpor 11 s výstupem 16 prvního operačního zesilovače 1, jednak s katodou 292 třetí diody 29, anodou 251 čtvrté diody 25 a s inver— tujícím vstupem 22 druhého operačního zesilovače 2., jehož neinvertující vstup je spojen jednafc a katodou 252 čtvrté diody 25. jednak s anodou 291 třetí diody 2$ a jednak je připojen k nulovému vodiči mezi druhou vstupní svorkou 72 a třetí napájecí svorkou 83. Výstup g6 druhého operačního zesilovače 2. je spojen přes pátý odpor 21 s bází 31 výkonového tranzistoru g, jehož emitor 33 je spojen s nulovým vodičem mezi druhou vstupní svorkou 72 a třetí napájecí svorkou 63. Kolektor 32 tranzistoru je spojen jednak s cívkou 40 relé 4, jednak s anodou 431 páté diody 43. jejíž katoda 432 je spojena jednak s cívkou 40 relé £ a první napájecí svorkou 81. jednak s napájecími vodiči 17 a 27 operačních zesilovačů 1 a 2, jejichž dalěí napájení vodiče 141 a 24 jsou připojeny k druhé napájecí svorce 82. Kontakty 41, 42 a relé £ jsou spojeny se svorkami 411 a 412 k připojení okruhu ochranného proudu. K napájecím svorkám 81. 82, 83, gl, 92 se připojuje napájecí zdroj stejnosměrného napětí, na obrázku nezakreslený.

Zapojení podle vynálezu pracuje takto:

Napětí z referenční elektrochemické elektrody je přivedeno na vstupní svorku 71 a přes první odpor 19 na invertující vstup 12 prvního operačního zesilovače 1, který je zapojen jako napělový komparátor s hysteresi. Chráněné zařízení je připojeno na vstupní svorku 72. Na neinvertující vstup 13 prvního operačního zesilovače je přes čtvrtý odpor 63 přivedeno interní referenční napětí odvozené z běžce 61 potenciometru 6, jehož odporová dráha 62 je prostřednictvím svorek 91 a 92 připojena na zdroj stabilizovaného napětí. Nejsou-li napětí na vstupech 12 a 13 operačního zesilovače 1 shodná, objeví se na- výstupu 16 prvního operačního zesilovače 1 napětí, jehož polarita a velikost jsou dány hodnotou rozdílu napětí na vstupech 12 a 13 prvního operačního zesilovače 1. Výstupní napětí je přes třetí odpor 11 přivedeno na odporovou dráhu 52 potenciometru g a dále na invertující vstup 22 druhého operačního zesilovače 2.· Prostřednictvím potenciometru g je přes druhý odpor 14 zavedena na vstup 13 prvního operačního zesilovače 1 kladná zpětná vazba, jejíž velikost určuje hysteresi obvodu. Přepěťová ochrana vstupů

208 IBS

1«? a 13 prvního operačního zesilovače 1 je realizována dvojicí Zenerových diod 15 a 18. Neihvertujícl vstup 23 operačního zesilovače 2 je připojen na nulový vodič. Ochrana vstupů 22 a 23 operačního zesilovače g je zajištěna dvojicí protisměrně zapojených diod 25 a 2£. Přivedená napětí na vstup 22 druhého operačního zesilovače 2 je v tomto operačním zesilovači zesíleno a z výstupu 26 je přes pátý odpor 21 přivedeno na bázi 31 tranzistoru g. Pokud je přivedené napětí na bázi 3.1 tranzistoru 2 dostatečné a oproti emitoru 33 tranzistoru 2 Kladné, tranzistor 2 sepne a uzavře obvod pro relé £, které přitáhne kotvu a spojí kontakty 41 a 42 a tedy přes svorky 411 a 412 je přiveden ochranný proud na chráněné kovové zařízení. Přivedením ochranného proudu na chráněné kovové zařízení dojde ka změně potenciálu korozního media,respektive začne se měnit napětí na vstupních svorkách 71 a 72. Při vyrovnání napětí na vstupech 12 a 13 prvního operačního zesilovače 1 klesne napětí na výstupu 16 operačního zesilovače 1 na nulu, na výstupu 26 druhého operačního zesilovače 2, se objeví rovněž nulově napětí a tranzistor 33 ae uzavře a vypne relé £, které svými kontakty rozpojí obvod chránného proudu. Rozpojením ochranného obvodu začne se opět potenciál vracet na svou původní hodnotu se setrvačností danou vlastnostmi chráněné soustavy. Při poklesu potenciálu o hodnotu úměrnou nastavené hysteresi dojde k překlopení prvního operačního zesilovače 1 a tedy relé £ sepne, uzavře se obvod ochranného proudu a cyklus se opět opakuje. Hodnotu požadovaného potenciálu lze spojitě měnit druhým potehciometrem 6.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Zapojení pro automatickou regulaci zdroja stejnosměrného napětí, vyznačené tím, že první operační zesilovač (1) ja svým invertujícim vstupem (12) spojen jednak přea první odpor (19) a první vstupní svorkou (71), jednak a anodou (151) první diody (15), jejíž: katoda (152) je apojana β katodou (182) druhé diody (18), jejíž anoda (181) je spojena a nainvertujíclm vstupem (13) prvního operačního zesilovače (1), spojeným rovněž přes druhý odpor (14) s běžcem (51) prvního potenciometru (5), jehož odporová dráha (52) ja spojena jednak s invertujícím vstupem (22) druhého operačního zesilovače (2), jednak a nulovým vodičem mezi. druhou vstupní svorkou (72) a třetí napájecí svorkou (83), přičemž neinvertující vstup (13) prvního operačního zesilovače (1), jehož výetup (16) je přes třetí odpor (11) spojen s invertujíoím vstupem (22) druhého operačního zesilovače (2) a s odporovou dráhou (52) prvního potenciometru (5), je spojen přea čtvrtý odpor (63) s běžcem (61) druhého potenciometru (6), spojeného odporovou drahou (62) se čtvrtou (91) a pátou (92) napájecí svorkou, druhý operační zesilovač (2) je neinvertujícím vstupem (23) spojen jednak s odporovou dráhou (52) prvního potenciometru (5), jednak s emitorsm (33) výkonového tranzistoru (3) spojeným s nulovým vodičem mezi druhou vstupní svorkou (72) a třetí napájecí svorkou (83), jednak s katodou (252) čtvrté diody (25) a jednak s anodou (291) třetí diody (29), jejíž katoda (292) je spojena jednak s invertu jícím v stupem (22) druhého operačního zesilovače (2), jednak s anodou (251) čtvrté diody (25), výatup(26) druhého operačního zesilovače (2) je přes pátý odpor (21) spojen

   208 10 s bází (31) výkonového tranzistoru (3), jehož kolektor (32) je spojen jednak s cívkou (40) relé (4), spojenou jednak a první napájecí svorkou (81), jednak s anodou (431) páté diody (43), jejíž katoda (432) je spojena jednak s cívkou (40) relé (4), jednak s prv ní napájecí svorkou (81) a jednak s napájecími vodiči (17, 27) obou operačních zesilovačů (1, 2), jejiohž další napájecí vodiče (141, 24) jsou spojeny s druhou napájecí svorkou (82).