DD223471A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR REDUCING THE ELECTROCHEMICAL CORROSION OF GROUNDED METAL EQUIPMENT - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verminderung der durch den Zusammenschluss mit einem Fundamenterder bedingten elektrochemischen Korrosion erdgelegter metallener Anlagen. Die Schaltungsanordnung soll die Korrosion auch beim Auftreten von Wechselspannung vermindern, ohne den Zusammenschluss voellig aufzuheben. Der Zusammenschluss ist in an sich bekannter Weise so ausgefuehrt, dass Gleichrichterdioden D1; D2 sowohl mit Durchlassrichtung RFA vom Fundamenterder F zu den erdgelegten metallenen Anlagen A als auch mit umgekehrter Durchlassrichtung RAF zwischen dem Fundamenterder F und den erdgelegten metallenen Anlagen A angeschlossen sind. Erfindungsgemaess ist gemaess Zeichnung die gesamte Schleussenspannung uD1 aller mit der zuerst genannten Durchlassrichtung RFA eingesetzten Gleichrichterdioden D1 um genau oder annaehernd das Doppelte des Betrages der Urspannung UC des elektrochemischen Elementes C, das den Korrosionsstrom IK verursacht, groesser als die gesamte Schleussenspannung uD2 aller mit entgegengesetzter Durchlassrichtung RAF eingesetzten Gleichrichterdioden D2. Mit gleicher Durchlassrichtung RFA; RAF eingesetzte Gleichrichterdioden D1; D2 sind unter sich in Reihe geschaltet. Mit den unterschiedlichen Durchlassrichtungen RFA; RAF sind Gleichrichterdioden D1; D2 von unterschiedlichen Schleussenspannungen uD1; uD2 der einzelnen Exemplare und/oder in unterschiedlichen Stueckzahlen eingesetzt, vorzugsweise zwei Gleichrichterdioden D1 gegenueber einer D2. FigurThe invention relates to a circuit arrangement for reducing the metallurgical installations grounded by the merger with a foundation earth electrode due to electrochemical corrosion. The circuit arrangement is intended to reduce the corrosion even when alternating voltage occurs without completely eliminating the merger. The merger is carried out in a conventional manner so that rectifier diodes D1; D2 are both connected with the forward direction RFA from the foundation ground F to the buried metal plants A as well as with reverse passage direction RAF between the foundation earth F and the buried metal plants A. According to the invention, according to the drawing, the total trailing voltage uD1 of all the rectifier diodes D1 inserted with the first-mentioned forward direction RFA is greater than approximately twice the amount of the original voltage UC of the electrochemical element C causing the corrosion current IK greater than the total trailing voltage uD2 of all in the opposite forward direction RAF used rectifier diodes D2. With the same forward direction RFA; RAF inserted rectifier diodes D1; D2 are connected in series. With the different transmission directions RFA; RAF are rectifier diodes D1; D2 of different slip voltages uD1; uD2 of the individual copies and / or used in different numbers, preferably two rectifier diodes D1 with respect to a D2. figure
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Verminderung der elektrochemischen Korrosion erdgelegter metallener Anlagen, die elektronenleitend mit einem Fundamenterder zusammengeschlossen sind.The invention relates to a circuit arrangement for reducing the electrochemical corrosion of grounded metallic systems which are connected electronically to a foundation earth electrode.
Unter „erdgelegten metallenen Anlagen" sollen metallene Anlagen verstanden werden, die ohne Betonumhüllung in der Erde liegen, z. B. Rohrleitungen, Tankanlagen, Blitzschutzerder, metallene Kabelmantel.The term "buried metal equipment" is understood to mean metal equipment that is buried in the earth without concrete sheathing, eg pipelines, tank installations, lightning arresters, metal cable sheathing.
Die elektrochemische Korrosion ist dadurch bedingt, daß durch den Zusammenschluß der betroffenen Anlagen mit einem Fundamenterder ein Korrosionselement gebildet wird. Unter „Korrosionselement" versteht man ein elektrochemisches Element, das eine Korrosion dadurch bewirkt, daß seine beiden Elektroden (Anode und Katode) nicht nur elektrolytisch (ionenleitend), sondern auch metallisch (elektronenleitend) miteinander verbunden sind.The electrochemical corrosion is due to the fact that a corrosion element is formed by the merger of the affected systems with a foundation earth. By "corrosion element" is meant an electrochemical element which causes corrosion by its two electrodes (anode and cathode) being connected not only electrolytically (ion-conducting) but also metallic (electron-conducting).
Die ionenleitende Verbindung der erdgelegten metallenen Anlagen mit dem Fundamenterder wird von der Erde und vom Beton gebildet, die als Elektrolyte fungieren.The ion-conducting compound of the buried metal plants with the foundation earth is made of earth and concrete acting as electrolytes.
Die elektronenleitende Verbindung entsteht dadurch, daß die erdgelegten metallenen Anlagen in ein Bauwerk mit Fundamenterder eingeführt und mit diesem durch den Potentialausgleich zusammengeschlossen werden. Der Potentialausgleich ist für den Elektro- und Blitzschutz erforderlich. Auch unbeabsichtigte Verbindungen können entstehen, z.B.The electron-conductive connection is formed by the fact that the metal structures are grounded introduced into a structure with foundation earth and combined with this by the equipotential bonding. Equipotential bonding is required for electrical and lightning protection. Unintended connections can also occur, e.g.
durch die Befestigung metallener Rohrleitungen am Baukörper, der seinerseits Verbindung mit dem Fundamenterder hat.by attaching metal piping to the structure, which in turn has connection with the foundation earth.
Das elektrochemische Element ist im geschilderten Fall ein Konzentrationselement, das darauf beruht, daß das Metall im Beton ein höheres (mehr im positiven Bereich liegendes) Ruhepotential als die erdgelegten metallenen Anlagen hat.The electrochemical element is in the case described a concentration element, which is based on the fact that the metal in the concrete has a higher (more lying in the positive area) resting potential than the buried metal plants.
Unter „Ruhepotential" versteht man das Potential, das eine nicht von einem Strom beeinflußte Elektrode, gemessen gegen eine auf die Erdoberfläche gesetzte (unpolarisierbare) Kupfer/Kupfersulfat-Elektrode, hat.By "quiescent potential" is meant the potential of a non-current affected electrode as measured against a surface (unpolarizable) copper / copper sulfate electrode.
Die erdgelegten metallenen Anlagen stellen wegen ihres niedrigeren Ruhepotentials die Anode dar. Das bedeutet, daß aus ihnen der Strom in die Erde austritt, bezogen auf die sog. technische Stromrichtung.The buried metal plants represent because of their lower resting potential, the anode. This means that out of them the current exits into the earth, based on the so-called technical current direction.
Unter dieser versteht man die Stromrichtung im Generator vom Minus- zum Pluspol und im Verbraucher vom Plus- zum Minuspol. Sie ist der Fließrichtung der Elektronen entgegengerichtet.By this one understands the current direction in the generator from minus to positive pole and in the consumer from plus to minus pole. It is opposite to the flow direction of the electrons.
Die elektrochemische Korrosion der erdgelegten metallenen Anlagen besteht darin, daß von ihnen das Metall in Form positiver Ionen abgetragen wird.The electrochemical corrosion of the buried metal equipment is that of them the metal is removed in the form of positive ions.
Als Abhilfe ist eine Isolierung zwischen dem Fundament und der Erde bekannt. Diese Lösung hat den Nachteil, daß das Fundament mit seinen Stählen nicht als Fundamenterder wirkt, woraus Probleme für den Elektroschutz und den Blitzschutz ^ resultieren.As a remedy, insulation between the foundation and the earth is known. This solution has the disadvantage that the foundation with its steels does not act as a foundation earth, resulting in problems for the electrical protection and lightning protection ^.
Eine weitere bekannte Lösung sieht vor, die in der Nähe des Fundamenterders befindlichen Abschnitte der erdgelegten metallenen Anlagen mit einer isolierenden Umhüllung zu versehen. Diese Lösung hat den Nachteil, daß an Fehlstellen der isolierenden Umhüllung eine konzentrierte elektrochemische Korrosion auftritt, die als „Lochfraß" bezeichnet wird und in kurzer Zeit zu betriebsstörenden Schaden führen kann. Außerdem ist diese Lösung nicht anwendbar oder nicht ausreichend wirksam, wenn die erdgelegten metallenen Anlagen in größeren Abschnitten oder überwiegend in der Nähe von Fundamenterdern liegen, z. B. in dicht bebauten Gebieten.A further known solution provides for providing the sections of the buried metal systems in the vicinity of the foundation foundation with an insulating covering. This solution has the drawback that there is a concentrated electrochemical corrosion at voids of the insulating cladding which is called "pitting" and can cause malfunctioning in a short time, and this solution is not applicable or insufficiently effective when the buried metal Plants located in larger sections or predominantly near foundation earth, eg in densely built-up areas.
Bekannt ist auch der auf die Nähe des Fundamenterders beschränkte oder vollständige Ersatz der erdgelegten metallenen Rohre durch Plastrohre und der erdgelegten Metallmantelkabel durch Plastkabel. Nachteilig ist, daßhierbei die Erderwirkung der erdgelegten Anlagen verlorengeht. Außerdem können die erdgelegten Metallrohre nicht bei jedem Medium durch Plastrohre ersetzt werden. Bei teilweisem Ersatz der Metallrohre durch Plastrohre ist die Überbrückung der Plastrohrabschnitte mit Plastkabeln bekannt.Also known is the limited or complete replacement of the buried metal pipes by plastic pipes and the buried metal sheath cable by plastic cables, limited to the vicinity of the foundation earth. The disadvantage is that hereby the earth effect of the buried plants is lost. In addition, the buried metal pipes can not be replaced by plastic pipes on every medium. In the case of partial replacement of the metal pipes by plastic pipes, the bridging of the plastic pipe sections with plastic cables is known.
Ferner ist bekannt, die erdgelegten metallenen Anlagen über zwei gleichartige, antiparallel geschaltete Gleichrichterdioden mit dem Fundamenterder zu verbinden. Dadurch ist vom Prinzip her das Fließen des Korrosionsstroms verhindert, weil die Urspannung des elektrochemischen Elements etwa 0,3 bis 0,4V beträgt und somit kleiner als die etwa 0,6 bis 0,8V betragende Schleußenspannung der Gleichrichterdioden ist, so daß die in Durchlaßrichtung liegende Gleichrichterdiode den Korrosionsstrom nicht durchläßt, und weil die in Sperrichtung liegende Gleichrichterdiode ihn überhaupt sperrt.Furthermore, it is known to connect the buried metal systems via two similar, antiparallel-connected rectifier diodes with the foundation earth. As a result, the flow of the corrosion current is prevented in principle, because the original voltage of the electrochemical element is about 0.3 to 0.4 V and thus smaller than the approximately 0.6 to 0.8 V amounting slip voltage of the rectifier diodes, so that in the forward direction lying rectifier diode does not pass the corrosion current, and because the reverse rectifier diode blocks it at all.
-3- 261 856 4-3- 261 856 4
den Stromfluß verhindert. Sie ist zugleich die Durchlaßspannung bei kleinem Strom. Mit „Durchlaßspannung" bezeichnet man die an der Gleichrichterdiode beim Betrieb in Durchlaßrichtung anliegende Spannung. Ihre Abhängigkeit von der Stromstärke ist so geringfügig und ihr Unterschied zur Schleußenspannung somit so klein, daß im folgenden der Einfachheit halber für beide Größen immer nur der Ausdruck „Schleußenspannung" angewendet wird.prevents the flow of current. It is also the forward voltage at low current. "Forward voltage" refers to the voltage applied to the rectifier diode in operation in the forward direction, its dependence on the current is so small and its difference to the withstand voltage so small, that in the following, for the sake of simplicity, only the term "arrest voltage" is applied.
Wenn von den Wechselspannungsanlagen her Fehlerspannungen auftreten, kann der Fehlerstrom über die antiparallel geschalteten Gleichrichterdioden fließen, so daß der Elektroschutz praktisch genau so gegeben ist, als wären die erdgelegten metallenen Anlagen direkt mit dem Fundamenterder zusammengeschlossen. Auch für den Blitzschutz wirkt der Zusammenschluß über die antiparallel geschalteten Gleichrichterdioden wie eine direkte Verbindung. Diese Lösung hat den Nachteil, daß die den Korrosionsstrom abriegelnde Wirkung der Gleichrichterdioden verlorengeht, wenn Wechselspannung auftritt und dadurch an der bezüglich des elektrochemischen Elements in Durchlaßrichtung liegenden Gleichrichterdiode, nämlich an der Gleichrichterdiode mit Durchlaßrichtung vom Fundamenterder zu den erdgelegten metallenen Anlagen, periodisch eine Spannung anliegt, die größer als die Schleußenspannung ist. Dabei fließt je nach Größe der Wechselspannung ein pulsierender Gleichstrom oder ein mit Wechselstrom überlagerter Gleichstrom vom Fundamenterder über die vorstehend erwähnte Gleichrichterdioden bzw. über das Paar antiparallel geschalteter Gleichrichterdioden zu den erdgelegten metallenen Anlagen, wodurch die elektrochemische Korrosion, die verhindert werden soll, wieder einsetzt. Nach den Erfahrungen der Praxis kann die Anwendung der Schutzmaßnahme Nullung die Wechselspannung zwischen dem Fundamenterder und der Erde durch asymmetrische Belastung des Netzes und den damit verbundenen Strom im Schutzleiter mit Neutralleiterfunktion — auch Nulleiter genannt — über längere Zeit oder meistens mehrere V betragen. Die antiparallel geschalteten Gleichrichterdioden sind dabei als Korrosionsschutz praktisch wirkungslos, weil sie das Fließen des Korrosionsstromes nicht verhindern.If error voltages occur from the AC systems, the fault current can flow through the antiparallel-connected rectifier diodes, so that the electrical protection is practically exactly as if the grounded metal systems were directly connected to the foundation earth. Also for the lightning protection, the combination via the anti-parallel rectifier diodes acts as a direct connection. This solution has the disadvantage that the corrosion current-blocking effect of the rectifier diodes is lost when AC voltage occurs and thereby periodically applied to the rectifier diode in the forward direction with respect to the electrochemical element, namely at the rectifier diode with forward direction from the foundation earth to the buried metal equipment which is greater than the traction voltage. Depending on the size of the alternating voltage, a pulsating direct current or alternating current superimposed with alternating current flows from the foundation earth via the rectifier diodes mentioned above or via the pair of rectifier diodes connected in antiparallel to the earthed metal systems, whereby the electrochemical corrosion which is to be prevented re-starts. According to practical experience, the application of the protective measure zeroing the AC voltage between the foundation earth and the earth by asymmetric loading of the network and the associated current in the protective conductor with neutral function - also called neutral - over a long time or usually several V amount. The antiparallel rectifier diodes are practically ineffective as corrosion protection, because they do not prevent the flow of the corrosion current.
Ziel der Erfindung ist die Verminderung der elektrochemischen Korrosion der erdgelegten metallenen Anlagen.The aim of the invention is to reduce the electrochemical corrosion of the buried metal plants.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu finden, die bei Aufrechterhaltung des Elektro- und Blitzschutzes auch dann den Korrosionsstrom verhindert, wenn der Ursprung des elektrochemischen Elementes eine beliebig große Wechselspannung überlagert ist.The invention has for its object to find a circuit arrangement, which also prevents the corrosion current while maintaining the electrical and lightning protection, when the origin of the electrochemical element is superimposed on an arbitrarily large alternating voltage.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Schleußenspannung der mit Durchlaßrichtung vom Fundamenterder zu den erdgelegten metallenen Anlagen eingesetzten Gleichrichterdiode beziehungsweise die gesamte Schleußenspannung aller so eingesetzten und unter sich in Reihe geschalteten Gleichrichterdioden um genau oder annähernd das Doppelte des Betrages der Urspannung des elektrochemischen Elementes, das der Fundamenterder zusammen mit den erdgelegten metallenen Anlagen bildet, größer als die Schleußenspannung der mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung eingesetzten Gleichrichterdiode beziehungsweise die gesamte Schleußenspannung aller so eingesetzten und unter sich in Reihe geschalteten Gleichrichterdioden.According to the invention the object is achieved in that the trailing voltage of the rectifier diode used with the forward direction from the foundation earth to the ground metal systems or the total trailing voltage of all used and in series in series rectifier diodes to exactly or approximately twice the amount of the original voltage of the electrochemical element, which forms the foundation grounding together with the buried metal plants, greater than the trailing voltage of the rectifier diode used with opposite forward direction or the total trailing voltage of all so used and connected in series in series rectifier diodes.
Unter „Urspannung des elektrochemischen Elementes" soll der Bereich zwischen der Urspannung ohne Einfluß eines Gleichstromes und derjenigen unter dem Einfluß des Korrosionsstromes verstanden werden. Wenn kein Gleichstrom fließt, ist' die Urspannung gleich der Differenz der Ruhepotentiale der beiden Elektroden. Der Korrosionsstrom bewirkt an den Grenzschichten Metall/Elektrolyt stoffliche Veränderungen, die als „Polarisation" bezeichnet werden und die Urspannung verkleinern. Die elektromotorische Kraft, die als eine den Strom treibende Kraft verstanden wird, hat den gleichen Betrag wie die Urspannung, jedoch entgegengesetzte Richtung, nämlich vom Minus- zum Pluspol des Elementes.The term "original voltage of the electrochemical element" is to be understood as the area between the primary voltage without the influence of a direct current and that under the influence of the corrosion current If no direct current flows, the original voltage is equal to the difference between the rest potentials of the two electrodes Boundary layers metal / electrolyte material changes, which are called "polarization" and reduce the original voltage. The electromotive force, which is understood as a current driving force, has the same amount as the original voltage, but opposite direction, namely from the minus to the positive pole of the element.
Der erwähnte Überschuß der gesamten Schleußenspannung in der Durchlaßrichtung vom Fundamenterder zu den erdgelegten metallenen Anlagen über die gesamte Schleußenspannung in der entgegengesetzten Durchlaßrichtung ist erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß mit den unterschiedlichen Durchlaßrichtungen Gleichrichterdioden von unterschiedlichen Schleußenspannungen der einzelnen Exemplare und/oder in unterschiedlichen Stückzahlen eingesetzt sind, vorzugsweise mit der Durchlaßrichtung vom Fundamenterder zu den erdgelegten metallenen Anlagen zwei Gleichrichterdioden und mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung eine. Ein Merkmal der Erfindung ist es, daß die Gleichrichterdioden mit unterschiedlichen Durchlaßrichtungen getrennte Verbindungen mit dem Fundamenterder und/oder mit den erdgelegten metallenen AnlagenThe mentioned excess of the total trapping voltage in the forward direction from the foundation earth to the grounded metal systems over the entire trailing voltage in the opposite forward direction is achieved according to the invention that are used with different conduction rectifier diodes of different traction voltages of the individual copies and / or in different quantities, preferably with the forward direction from the foundation earth to the buried metal plants two rectifier diodes and with opposite forward direction one. A feature of the invention is that the rectifier diodes with different transmission directions separate connections with the foundation earth and / or with the buried metal plants
Der erfindungsgemäße Überschuß der Schleußenspannung in der einen Durchlaßrichtung über die Schleußenspannung in der anderen Durchlaßrichtung kompensiert die Urspannung des elektrochemischen Elementes. Damit wird erreicht, daß die Beträge der Strommengen, die in den beiden Halbwellen der Wechselspannung vom Fundamenterder zu den erdgelegten metallenen Anlagen und umgekehrt fließen, gleich oder annähernd gleich sind. Damit wird die elektrochemische Korrosion verhindert oder stark vermindert.The inventive excess of the withstand voltage in one forward direction via the arresting voltage in the other forward direction compensates the primary voltage of the electrochemical element. This ensures that the amounts of the amounts of current flowing in the two half-waves of the alternating voltage from the foundation earth to the ground metal systems and vice versa, are equal or approximately equal. Thus, the electrochemical corrosion is prevented or greatly reduced.
Der bei einem Blitzeinschlag in das Bauwerk über die Gleichrichterdiode bzw. Gleichrichterdioden mit der entsprechenden Durchlaßrichtung fließende Blitzstrom bewirkt an den Verbindungen dieser Gleichrichterdiode bzw. Gleichrichterdioden mit dem Fundamenterderund den erdgelegten metallenen Anlagen einen Spannungsfall, der zum Spannungsdurchschlag und somit zur Überbrückung der Gleichrichterdiode bzw. Gleichrichterdioden mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung führt. Damit wird unter Verlust der Korrosionsschutzwirkung der Potentialausgleich aufrechterhalten, auch wenn die vom Blitzstrom in Durchlaßrichtung beanspruchte Gleichrichterdiode bzw. Gleichrichterdioden durch strommäßige Überlastung ihre Stromdurchlässigkeit verliert bzw. verlieren.The lightning current flowing in the structure via the rectifier diode or rectifier diodes with the corresponding forward direction causes a voltage drop at the connections of this rectifier diode or rectifier diodes with the foundation earth and the buried metal systems leads with opposite forward direction. Thus, the potential equalization is maintained while losing the corrosion protection effect, even if claimed by the lightning current in the forward direction rectifier diode or rectifier diodes loses its current permeability due to current overload or lose.
Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment.
Die zugehörige Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Verminderung der elektrochemischen Korrosion erdgelegter metallener Anlagen, die elektronenleitend mit einem Fundamenterder verbunden sind.The accompanying drawing shows a circuit arrangement according to the invention for reducing the electrochemical corrosion of grounded metallic systems that are electronically connected to a foundation earth electrode.
Der Nulleiter PEN einer nicht dargestellten Wechselstromanlage ist mit dem Fundamenterder F verbunden. Dieser Zusammenschluß, der auch Potentialausgleich genannt wird, ist für den Elektro- und Blitzschutz erforderlich. Der Fundamenterder F bildet mit den erdgelegten metallenen Anlagen A ein elektrochemisches Element C. Dessen Urspannung Uc ist vom Fundamenterder F zu den erdgelegten metallenen Anlagen A gerichtet. Die Größe der Urspannung Uc ist unabhängigThe neutral conductor PEN of an unillustrated AC system is connected to the foundation earth F. This combination, which is also called equipotential bonding, is required for electrical and lightning protection. The foundation earth F forms with the buried metal plants A an electrochemical element C. Its Urspannung U c is directed from the foundation earth F to the buried metal plants A. The size of the original voltage U c is independent
Fundamenterders F und dem Ruhepotential der erdgelegten metallenen Anlagen A. Ein Korrosiönsstrom IK bewirkt eine Verkleinerung der Urspannung Uc. Der Minuspol des elektrochemischen Clements C entspricht den erdgelegten metallenen Anlagen A, der Pluspol dem Fundamenterder F. Dazwischen befinden sich die Erde und der Beton, die zusammen den Widerstand WK haben. Dieser ist in der Figur abweichend vom wahren Sachverhalt außerhalb des elektrochemischen Elements C dargestellt, weil das bei Schaltplänen nicht anders möglich ist. In der direkten Verbindung des Fundamenterders F mit der Erde E liegt der Erdungswiderstand WF, während die erdgelegten metallenen Anlagen A den Erdungswiderstand WA haben. Eine direkte Verbindung des Fundamenterders F mit den erdgelegten metallenen Anlagen Aim Rahmen des Potentialausgleichs würde den Stromkreis des elektrochemischen Elements C schließen und dieses zum Korrosionselement machen, wodurch der Korrosionsstrom lKzum Fließen käme.Fundamenterders F and the rest potential of the buried metal plants A. A Korrosiönsstrom I K causes a reduction of the original voltage U c . The negative terminal of the electrochemical cell C corresponds to the ground metal installations A, the positive pole to the foundation earth F. In between are the earth and the concrete, which together have the resistance W K. This is shown in the figure deviating from the true facts outside the electrochemical element C, because this is not possible otherwise in circuit diagrams. In the direct connection of the foundation earth F with the earth E is the grounding resistance W F , while the grounded metal plants A have the grounding resistance W A. A direct connection of the foundation earth F with the buried metal plants Aim the potential equalization would close the circuit of the electrochemical element C and make this the corrosion element, whereby the corrosion current l K would flow.
Dieser Stromkreis ist aber dadurch offen gehalten, daß der Fundamenterder F und die mit ihm direkt verbundenen metallenen Anlagen B (z. B. im Bauwerk installierte Rohrleitungen) durch ein Isolierstück P (z. B. Plastrohr) von den erdgelegten metallenen Anlagen A getrennt sind. ·This circuit is, however, kept open by the fact that the foundation earth F and the metal plants B directly connected to it (eg pipes installed in the building) are separated from the buried metal plants A by an insulating piece P (eg plastic pipe) , ·
Im Rahmen des für den Elektro- und Blitzschutz erforderlichen Potentialausgleich ist das Isolierstück P durch Gleichrichterdioden D1; D2 mit Durchlaßrichtung RFA vom Fundamenterder F zu den erdgelegten metallenen Anlagen A und mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung RAF überbrückt. Die Urspannung Uc des elektrochemischen Elements C liegt bei 0,35V. Die Schleußenspannung uD1 der dafür in Durchlaßrichtung RFA liegenden Gleichrichterdiode D1 liegt bei 0,7V. Darum kann der Korrosionsstrom IK nicht fließen, solange keine Wechselspannungen auftreten. Da die Gleichrichterdioden D1; D2 in ihrer Durchlaßrichtung RFA; RFA einen von der Stromstärke iD1; i02 praktisch unabhängigen Spannungsfall von der Größe der Schleußenspannung uD1; U02 haben, können sie in der auf Beanspruchung in Durchlaßrichtung bezogenen Ersatzschaltung als .ein widerstandsloses galvanisches Element mit einer Urspannung dargestellt werden, deren Richtung und Größe der Schleußenspannung uD1; U02 entspricht.As part of the potential equalization required for electrical and lightning protection, the insulating piece P by rectifier diodes D1; D2 with forward direction R FA bridged by the foundation earth F to the buried metal plants A and with opposite forward direction R AF . The original voltage U c of the electrochemical element C is 0.35V. The inference voltage u D1 of the rectifier diode D1 lying in the forward direction R FA is 0.7V. Therefore, the corrosion current I K can not flow unless AC voltages occur. Since the rectifier diodes D1; D2 in its forward direction R FA ; R FA one of the current i D1 ; i 02 practically independent voltage drop of the size of the arrest voltage u D1 ; U 02 , they can be represented in the forward-biased equivalent circuit as a resistive galvanic element with a ground voltage whose direction and magnitude of the traction voltage u D1 ; U 02 corresponds.
In der Figur sind die Augenblickswerte des Wechselstroms und der Wechselspannung für einen Zeitpunkt in der Halbwelle der Wechselspannung mit positiver Polarität des Nulleiters PEN durch Formelzeichen mit dem Index 1 und für einen um eine halbe Periodendauer verschobenen Zeitpunkt durch Förmelzeichen mit dem Index 2 angedeutet. Der vom Schutzleiter PEN nach der Erde E fließende Strom iE1; iE2 teilt sich in den vom Fundamenterder F direkt nach der Erde fließenden Strom iF1; iF2 und den über die erdgelegten metallenen Anlagen A nach der Erde E fließenden Strom iA1; i^ auf. Letzterer unterteilt sieh in den über die Gleichrichterdioden D1; D2 fließenden Strom iD1; iD2 und den über das elektrochemische Element C fließenden Strom iK1;In the figure, the instantaneous values of the alternating current and the alternating voltage for a point in the half-wave of the alternating voltage with positive polarity of the neutral conductor PEN by formula symbols with the index 1 and for a shifted by half a period time by Förmelzeichen with the index 2 are indicated. The current i E1 flowing from ground conductor PEN to earth E; i E2 divides into the current i F1 which flows directly from the foundation earth F to earth; i F2 and the current i A1 flowing via the buried metal systems A to the earth E; on. The latter is divided into the via the rectifier diodes D1; D2 flowing current i D1 ; i D2 and the current flowing through the electrochemical element C current i K1 ;
Bei der nicht dargestellten bekannten Lösung, bei der für beide Durchlaßrichtungen RFA; RAF die Gleichrichterdioden D1; D2 mit gleicher Schleußenspannung uDv uD2 pro Stück und in gleicher Anzahl eingesetzt sind, ist die am Widerstand WK liegende Spannung uK1; uK2 für beide Halbwellen der Wechselspannung unterschiedlich, weil die Urspannung Ucdes elektrochemischen Elements C und die Schleußenspannung uD1; U02 der jeweils in Durchgangsrichtung beanspruchten Dioden D1; D2 in dereinen Halbwelle einander entgegenwirken und in der anderen Halbwelle einander unterstützen.In the known solution, not shown, in which for both transmission directions R FA ; R AF, the rectifier diodes D1; D2 are used with the same slip voltage u D vu D2 per piece and in the same number, the voltage at the resistor W K u K1 ; u K2 different for both half-waves of the AC voltage, because the original voltage U c of the electrochemical element C and the traction voltage u D1 ; U 02 of each claimed in the forward direction diodes D1; D2 in one half wave counteract each other and support each other in the other half wave.
uK1 = uD1 - U0 = 0,7 V - 0,35 V = 0,35 Vu K1 = u D1 - U 0 = 0.7 V - 0.35 V = 0.35 V.
uK2 = uD2 + U0 = 0,7 V + 0,35 V = 1,05 Vu K2 = u D2 + U0 = 0.7V + 0.35V = 1.05V
|uk2| = Kil +0,7V> |uK1|| Uk2 | = Kil + 0.7V> | u K1 |
Nach dem Ohmschen Gesetz sind die den Widerstand W< und das elektrochemische Element C durchfließenden Ströme den Spannungen uK·,; Uk2 proportional, so daß auch sie unterschiedlich sind.According to Ohm's law, the currents flowing through the resistor W <and the electrochemical element C are equal to the voltages u K · ,; Uk 2 proportional, so that they are different.
I ·κ21 > I 'κι I ... ---I · κ21> I 'κι I ... ---
Dadurch fließt ein Korrosionsstrom IK, der sich als Differenz aus dem arithmetischen Mittelwert des Stromes i« und dem arithmetischen Mittelwert des Stromes iKi ergibt. Er ist praktisch so groß wie der Korrosionsstrom IK bei Nichteinsatz der Gleichrichterdioden D1; D2. In der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die gesamte Schleußenspannung U01 der mit der Durchlaßrichtung RFA vom Fundamenterder F zu den erdgelegten metallenen Anlagen A eingesetzten Gleichrichterdioden D1 um das Doppelte des Betrages der Urspannung Uc des elektrochemischen Elementes C, also um 0,7 V, größer als die Gesamte Schleußenspannung uD2 der mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung RAF eingesetzten Gleichrichterdioden D2. Das ist beispielsweise dadurch erzielt, daß mit der zuerst genannten Durchlaßrichtung RFAzwei Gleichrichterdioden D1 eingesetzt sind, was in der Fig. nicht besonders dargestellt ist, und daß mit der entgegengesetzten Durchlaßrichtung RAF nur eine Gleichrichterdiode D2 eingesetzt ist. Diese Variante ist besonders vorteilhaft, weil günstigerweise die Schleußenspannung der meisten Gleichrichterdioden gerade das Doppelte der durchschnittlich auftretenden Urspannung Uc des elektrochemischen Elementes C ist.Thereby flows a corrosion current I K , which results as the difference between the arithmetic mean of the current i "and the arithmetic mean of the current i K i. It is practically as large as the corrosion current I K when not using the rectifier diodes D1; D2. In the circuit arrangement according to the invention, the total arresting voltage U 01 of the rectifier diodes D1 inserted with the forward direction R FA from the foundation earth F to the buried metal systems A is greater by twice the magnitude of the original voltage U c of the electrochemical element C, ie by 0.7 V. as the total trailing voltage u D2 of the rectifier diodes D2 inserted with opposite forward direction R AF . This is achieved, for example, in that two rectifier diodes D1 are inserted with the first-mentioned forward direction R FA , which is not particularly shown in the figure, and that only one rectifier diode D2 is inserted with the opposite forward direction R AF . This variant is particularly advantageous because, conveniently, the trailing voltage of most rectifier diodes is just twice the average occurring primary voltage U c of the electrochemical element C.
Die gesamte Schleußenspannung uD1 der mit der Durchlaßrichtung RFA vom Fundamenterder F zu den erdgelegten metallenen Anlagen A eingesetzten Gleichrichterdioden D1 beträgt 1,4V.The total withstand voltage u D1 of the rectifier diodes D1 inserted with the forward direction R FA from the foundation earth F to the grounded metal systems A is 1.4V.
Damit werden die in beiden Halbwellen der Wechselspannung am Widerstand WK des elektrochemischen Elementes C auftretenden Halbwellen der Wechselspannung am Widerstand WK auftretenden Spannungen uKi; ungleich.Thus occurring in both half-waves of the AC voltage across the resistor W K of the electrochemical element C half-waves of the AC voltage across the resistor W K occurring voltages u K i; unequal.
uK1 = u01-Uc= 1,4V-0,35V= 1,05 Vu K1 = u 01 -U c = 1.4V-0.35V = 1.05V
uK2 = uD2 + Uc = 0,7 V + 0,35 V = 1,05 Vu K2 = u D2 + Uc = 0.7V + 0.35V = 1.05V
I Ural = |ukiII Ural = | ukiI
Die Ströme iKi und Ik2 sind nach dem Ohmschen Gesetz ebenfalls gleich groß, so daß kein Korrosionsstrom IK fließt.The currents i K i and Ik 2 are also the same size according to Ohm's law, so that no corrosion current I K flows.
liföl = ΠκιΙliföl = ΠκιΙ
An den Verbindungen V1.1; V1.2; V2.1; V2.2 zwischen den Gleichrichterdioden D1; D2 und den zusammenzuschließenden Anlagen F; A wird bei einem Blitzeinschiag in das Bauwerk durch den fließenden Blitzstrom ein Spannungsfall hervorgerufen. Auf der nördlichen Halbkugel der Erde treten überwiegend negative Blitze auf. Die Poiaritätsangabe bezieht sich auf die Gewitterwolke, so daß die Blitzschutzanlage und mit ihr der Fundamenterder F meist positiv ist. Das bedeutet, daß der Blitzstrom, bezogen auf.die sog. technische Stromrichtung, meist von den erdgelegten metallenen Anlagen A über die Gleichrichterdiode beziehungsweise Gleichrichterdioden D2zum Fundamenterder F fließt.At the connections V1.1; V1.2; V2.1; V2.2 between the rectifier diodes D1; D2 and the plants F to be joined together; A is caused by a lightning current in the building by the flowing lightning current a voltage drop. In the northern hemisphere of the earth occur mainly negative lightning. The Poiaritätsangabe refers to the storm cloud, so that the lightning protection system and with it the foundation earth F is usually positive. This means that the lightning current, based on the so-called technical current direction, mostly flows from the buried metal systems A via the rectifier diode or rectifier diodes D2 to the foundation earth F.
Die dabei auftretende strommäßige Überbeanspruchung der Gleichrichterdiode beziehungsweise Gleichrichterdioden D2 kann dazu führen, daß diese ihre Stromdurchlässigkeit verliert beziehungsweise verlieren. Dadurch und durch den Spannungsfall in den Verbindungen V1; V2 werden die in Sperrichtung arbeitenden Gleichrichterdioden D1 spannungsmäßig überbeansprucht. Infolgedessen werden sie in beiden Richtungen stromdurchlässig. Dadurch wird trotz des Ausfalls der'The occurring overcurrent overstress of the rectifier diode or rectifier diodes D2 can cause them to lose or lose their current transparency. Thereby and by the voltage drop in the connections V1; V2, the reverse rectifier diodes D1 are over-stressed in terms of voltage. As a result, they become permeable to current in both directions. This will, despite the failure of '
flisfi Gleichrichterdioden D2 unter Verlust der Korrosionsschutzwirkung der Potentialausgleichflisfi rectifier diodes D2 with loss of corrosion protection effect the equipotential bonding
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD26185684A DD223471A1 (en) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR REDUCING THE ELECTROCHEMICAL CORROSION OF GROUNDED METAL EQUIPMENT |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD26185684A DD223471A1 (en) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR REDUCING THE ELECTROCHEMICAL CORROSION OF GROUNDED METAL EQUIPMENT |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD223471A1 true DD223471A1 (en) | 1985-06-12 |
Family
ID=5556091
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DD26185684A DD223471A1 (en) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | CIRCUIT ARRANGEMENT FOR REDUCING THE ELECTROCHEMICAL CORROSION OF GROUNDED METAL EQUIPMENT |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DD (1) | DD223471A1 (en) |
-
1984
- 1984-04-11 DD DD26185684A patent/DD223471A1/en not_active IP Right Cessation
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| ENJ | Ceased due to non-payment of renewal fee |