PL169318B1 - Sterownik prądu stałego do kształtowania pola elektrycznego konstrukcji metalowej zanurzonej w elektrolicie - Google Patents

Abstract

1. Sterownik prądu stałego do kształtowania pola elektrycznego konstrukcji metalowej zanurzonej w elektrolicie składający się z pomiarowego bloku, przetwornicy, modułu sterującego i wzmacniacza pomiarowego pracującego z analogowym multiplekserem oraz procesorem z pamięcią EPROM, znamienny tym, ze przetwornica (3) zasilana z indywidualnego zasilacza sieciowego (Z) odseparowanajest galwanicznie od sieci zasilającej (Uz) transformatorem (T2) oraz optoizolatorami (U3A), (U3B) natomiast na wyjściu podłączony jest bocznik (Rb), który wyjściem napięciowym połączony jest ze wzmacniaczem błędu (WB) poprzez wzmacniacz prądowy (W) i optoizolatory (U3A), (U3B)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sterownik prądu stałego do kształtowania pola elektrycznego konstrukcji metalowej zanurzonej w elektrolicie. Sterownik ten stosowany jest do alternatywnego zasilania systemów ochrony katodowej oraz systemów wytwarzania przepływowego pola elektrycznego.

W znanej stacji ochrony katodowej typu TB 6007 źródłem prądu jest prostownik tyrystorowy zasilany z transformatora sieciowego. Odpowiednich impulsów zapłonowych dostarcza układ sterowania tyrystorów za pomocą transformatora zapłonowego. Znany jest również automatycznie regulowany sterownik prądu stałego stosowany, zwłaszcza do zasilania systemów kształtowania przepływowego pola prądu elektrycznego. W sterowniku tym elektrody do generacji prądu połączone są poprzez przełącznik z impulsowym zasilaczem, a elektrody kontrolno-sterujące połączone są poprzez pomiarowy wzmacniacz z analogowym multiplekserem. Ten z kolei połączony jest z przetwornikiem analogowo-cyfrowym i procesorem, który realizuje program zapisany w pamięci EPROM. Wzmacniacz pomiarowy dokonuje kolejno poprzez analogowy multiplekser pomiarów wszystkich parametrów charakterystycznych wielkości mierzonych. Procesor połączony jest również poprzez przetwornik analogowo-cyfrowy z zasilaczem impulsowym, przy czym współpracuje z nim także klawiatura i wyświetlacze, a informacje o jego pracy przekazywane są za pomocą konwertera poziomów.

Opisane rozwiązania posiadają między innymi tę wadę, że stanowią sobą dwa oddzielne urządzenia. Ponadto dotychczas stosowane urządzenia nie są odporne na indukowane i przewodzone zakłócenia elektromagnetyczne. Poza tym urządzenia same sobą stanowią źródło zakłóceń impulsowych generowanych do przestrzeni wodnej. Znane są przypadki zakłócenia pracy logu elektromagnetycznego przez działające stacje ochrony katodowej zainstalowane na jednostkach pływających.

Istotą wynalazku jest to, że przetwornica zasilana z indywidualnego zasilacza sieciowego odseparowana jest galwanicznie od sieci zasilającej transformatorem oraz optoizolatorami, natomiast na wyjściu podłączony jest bocznik, który wyjściem napięciowym połączony jest ze wzmacniaczem błędu poprzez wzmacniacz prądowy i optoizolatory. Wejścia elektrod pomiarowych, zwierane okresowo przez rezystancję dyfuzyjnego polowego tranzystora, połączone są z układem zasilającym jego bramkę odseparowanym galwanicznie od sygnału Ik za pomocą optoizolatora oraz od sieci zasilającej za pomocą transformatora.

169 318

Dzięki zastosowaniu filtrów na wejściach pomiarowych sterownik jest odporny na przewodzone impulsowe zakłócenia elektromagnetyczne. Odporność na przewodzone i indukowane zakłócenia elektromagnetyczne zapewniona jest poprzez separację galwaniczną przetwornicy od bloku pomiarowego i modułu sterującego. Zaletą przetwornicy jest to, że posiada własny zasilacz ograniczający emisję do pozostałej części urządzenia. Zaletą sterownika według wynalazku jest dostosowanie wartości mocy pobieranej przez urządzenie do wartości mocy pobieranej przez obciążenie. Urządzenie pracuje przy minimalnych stratach mocy. Sterownik dzięki temu, że stanowi jedno urządzenie pracujące alternatywnie w systemie ochrony katodowej lub systemie wytwarzania przepływowego pola elektrycznego metalowej konstrukcji zanurzonej w elektrolicie, zajmuje o połowę mniej przestrzeni aniżeli w wersji kiedy stanowi dwa oddzielne zasilacze. Ponadto waga pojedynczego urządzenia jest również mniejsza. Sterownik sam nie wprowadza zakłóceń elektromagnetycznych oraz jest odporny na przewodzone i indukowane zakłócenia elektromagnetyczne. Urządzenie realizując pomiar różnic potencjałów elektrod kontrolno-sterujących podczas ich okresowego zwierania i rozwierania rezystancją tranzystora eliminuje wpływ na pomiar różnic potencjałów standardowych tych elektrod.

Sterownik według wynalazku zostanie bliżej objaśniony na przykładzie wykonania, w którym fig. 1 przedstawia schemat ideowy sterownika, fig. 2 - schemat przetwornicy.

Sterownik prądu stałego do kształtowania pola elektrycznego konstrukcji metalowej w elektrolicie składający się z pomiarowego bloku 2 połączonego z przetwornicą 3 i modułem sterującym 1, a ten z kolei połączony jest z klawiaturą 5 i wyświetlaczem 6 oraz zasilaczem 4. Jednocześnie moduł sterujący 1 połączony jest z przetwornicą 3. Tak zbudowany sterownik współpracuje z dwiema elektrodami kontrolno-sterującymi oraz elektrodami wykonawczymi. Na wejście K urządzenia podłączona jest metalowa konstrukcja stanowiąca punkt pomiarowy potencjału tej konstrukcji dlapotrzeb ochrony katodowej. Na wejście U podłączonajest elektroda wykonawcza do ochrony katodowej lub w zależności od potrzeb, pierwsza elektroda wykonawcza do kształtowania pola elektrycznego konstrukcji. Wejście I zawarte jest zamiennie z metalową konstrukcją lub z drugą elektrodą wykonawczą systemu kształtowania pola elektrycznego. Zwarcie wejścia I z metalową konstrukcją stanowiące biegun ujemny systemu ochrony katodowej nie pokrywa się z połączeniem K.

W omawianym urządzeniu prąd wyjściowy I przetwornicy 3, pracującej jako źródło prądowe, mierzony jest bocznikiem Rb. Sygnał z bocznikiem Rb wzmacniany jest we wzmacniaczu prądowym W i porównywany za pośrednictwem optoizolatorów U3A i U3B z sygnałem prądowym Is a korygowany jest we wzmacniaczu błędu WB. Wyjście mocy Uo przetwornicy 3 odseparowane jest galwanicznie od sieci zasilającej Uz transformatorem T2 oraz optoizolatorami USA i U3B. Przetwornica 3 ma indywidualny zasilacz sieciowy Z ograniczający emisję zakłóceń do pozostałej części układu sterownika. Sterownik posiada na wejściach pomiarowych U, I, K, E1, E2 filtry typu π składające się z kondensatorów C 1do C10 i dławików L1 do L5 zapewniające odporność urządzenia na przewodzone impulsowe zakłócenia elektromagnetyczne, przy czym sygnały na wejściach pomiarowych U, I, K, E1, E2 mierzone są względem masy pomiarowej połączonej z punktem o najniższym potencjale w przetwornicy 3. Wejścia elektrod pomiarowych E1 i E2 zwierane okresowo przez rezystancję dyfuzyjnego polowego tranzystora Y1 połączone są układem zasilającym jego bramkę odseparowanym galwanicznie od sygnału Ik za pomocą optoizolatora U13 oraz od sieci zasilającej Uz1 za pomocą transformatora T1. Urządzenie posiada na czas zaniku napięcia zasilającego automatyczny przełącznik U14 wraz ze źródłem napięcia stałego B1 podtrzymującego pamięć RAM mikrokomputera U5.

W układzie sterownika przetwornica 3 dostarcza prąd elektryczny do kształtowania pola elektrycznego konstrukcji metalowej zanurzonej w elektrolicie, działając jako źródło prądowe. Prąd elektryczny generowany przez przetwornicę 3 poprzez elektrody wykonawcze powoduje zmianę pola elektrycznego konstrukcji metalowej. Informacja o polu elektrycznym uzyskiwana z współpracujących ze sterownika czujników przekazywana jest za pośrednictwem pomiarowego bloku 2 do modułu sterującego 1. Pomiar pola elektrycznego odbywa się metodą wyłączeniową. Moduł sterujący 1 pełni funkcję regulatora, kontroli i komunikacji z użytkownikiem. W procesie regulacji moduł sterujący 1 poprzez pomiar pola elektrycznego i porównanie z wartościami zadanymi generuje sygnał sterujący prądem wyjściowym przetwornicy 3. Dla zapewnie4

169 318 nia separacji galwanicznej pomiędzy modułem sterującym 1 i przetwornicą 3, sygnał sterujący przekazywany jest za pośrednictwem optoizolatora U3B. W procesie kontroli moduł sterujący 1 sprawdza czy sygnały wyjściowe z przetwornicy 3 nie przekraczają wartości granicznych oraz sprawdza poprawność pracy czujników. Komunikacja modułu sterującego 1 z użytkownikiem polega na wyświetlaniu informacji o stanie sterownika i umożliwianiu zmiany parametrów zadanych.

169 318

169 318

Fig. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz

Cena 2,00 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sterownik prądu stałego do kształtowania pola elektrycznego konstrukcji metalowej zanurzonej w elektrolicie składający się z pomiarowego bloku, przetwornicy, modułu sterującego i wzmacniacza pomiarowego pracującego z analogowym multiplekserem oraz procesorem z pamięcią EPROM, znamienny tym, że przetwornica (3) zasilana z indywidualnego zasilacza sieciowego (Z) odseparowana jest galwanicznie od sieci zasilającej (Uz) transformatorem (T2) oraz optoizolatorami (U3A), (U3B) natomiast na wyjściu podłączony jest bocznik (Rb), który wyjściem napięciowym połączony jest ze wzmacniaczem błędu (WB) poprzez wzmacniacz prądowy (W) i optoizolatory (U3A), (U3B).
2. 2. Sterownik prądu stałego według zastrz. 1, znamienny tym, że wejście elektrod pomiarowych (E) zwierane okresowo przez rezystancję dyfuzyjnego polowego tranzystora (Y1) połączone są układem zasilającym jego bramkę, odseparowanym galwanicznie od sygnału Ik za pomocą optoizolatora (U13) oraz od sieci zasilającej (Uz1) za pomocą transformatora (T1).