RU2031978C1

RU2031978C1 - Cathode station control apparatus

Info

Publication number: RU2031978C1
Authority: RU
Inventors: Н.Г. Сергеев; Н.П. Ямашкин; В.Н. Пупынин
Original assignee: Кооперативный научно-производственный центр "Анод"
Priority date: 1992-03-05
Filing date: 1992-03-05
Publication date: 1995-03-27

Abstract

FIELD: electrotechnical blocking out corrosion of metal structures. SUBSTANCE: input of power source 1 is connected to alternative current circuit and output - to synchronizer 2. Synchronizer 2, oscillator 3 and shifting unit 4 are connected to each other in series. There is magnetic differential member 5 with five windings - - 10. In the case, measuring winding 6 is connected between pipeline 11 and grounder 12. Read out winding 7 is connected between first output of shifting unit 4 and positive bar of power source. Shifting winding 8 is connected between second output of shifting unit 4 and positive bar of power source. Output windings 9 and 10 are connected to thyristors of cathode station. Cathode station has transformer and semi-controlled bridge-type rectifier. Taking into consideration low input resistance of pipeline-grounder circuit in measuring winding 6 circuit, filter 31 with big resistance for alternating component of signal at input of differential magnetic member 5 is set. Simultaneously filter fulfil functions of control signal pulsing reduction. EFFECT: electrotechnical blocking out corrosion of metal structures is used cathode protection of main pipelines from overtension. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрохимической защите металлических сооружений от коррозии и может быть использовано для катодной защиты магистральных трубопроводов от перенапряжений. The invention relates to electrochemical protection of metal structures from corrosion and can be used for cathodic protection of pipelines from overvoltage.

Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь катодной защиты типа ПТА, содержащий трансформатор, выпрямитель, формирователь импульсов, генератор пилообразного напряжения, компаратор и мультивибратор. Closest to the proposed one is a PTA type cathodic protection converter comprising a transformer, a rectifier, a pulse shaper, a sawtooth voltage generator, a comparator and a multivibrator.

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. However, the galvanic connection between the pipe and the converter control unit leads to its reduced reliability due to the application of overvoltages arising in the pipeline due to lightning discharges and emergency operation of electrified railways.

Целью изобретения является повышение надежности. The aim of the invention is to increase reliability.

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. To this end, a cathode station control device containing a cathode station with a transformer and a rectifier, a power source, a line voltage generator and a bias unit is additionally introduced with a magnetic differential element with five windings, while a measuring winding is connected between the pipeline and the ground electrode, and a read winding is connected between the first the output of the bias unit and the power bus, the bias winding is connected between the second output of the bias unit and the power bus, each of the two output windings with one pin It is connected to the control electrode of the corresponding main thyristor of the rectifier of the cathode station and to the junction point of the zener diode and auxiliary thyristor, connected in parallel to the corresponding main thyristor and forming a protective circuit, and with the other output, each of the output windings is connected through a current-limiting resistor to the control electrode of the corresponding auxiliary thyristor of the protective circuit, this specified power supply, synchronizer, line voltage generator and bias unit us sequentially.

Кроме того, выпрямитель катодной станции выполнен мостовым, полууправляемым. In addition, the rectifier of the cathode station is made bridge, semi-controllable.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства управления; на фиг. 2 - схема катодной станции. In FIG. 1 shows a schematic diagram of a control device; in FIG. 2 is a diagram of a cathode station.

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). The device contains a power source 1, the input connected to the AC network, and the output to the synchronizer 2. The synchronizer 2 is connected in series with the generator 3 of the line voltage. The generator is connected in series with the offset unit 4. There is a magnetic differential element 5 with five windings 6-10. In this case, the measuring winding 6 is connected between the pipe 11 and the ground electrode 12. The reading winding 7 is connected between the first output of the bias unit 4 formed by the collector of the transistor 13 and the power bus (+). A bias winding 8 is connected between the second output of the bias unit 4 formed by the collector of the transistor 14 and the power bus (+). The output windings 9 and 10 are connected to the thyristors of the cathode station shown in FIG. 2. It contains a transformer 15 and a semi-controlled bridge rectifier on the main thyristors 16 and 17 and diodes 18 and 19. Each main thyristor is shunted by a protective circuit consisting of an auxiliary thyristor 20 (21) and a zener diode 22 (23) connected in series. The winding 9 (10) is connected with one terminal to the control electrode of the main thyristor 16 (17) and to the junction point of the zener diode 22 (23) with the auxiliary thyristor 20 (21).

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

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.The emitter follower on the transistor 26 provides the charge of the capacitor 27 with direct current, which leads to the formation of a linear voltage on it. This voltage is synchronized with the voltage of the power source U _≈ . Voltage U _{≈ is} rectified in the power supply 1 and supplied to the input of transistor 28. During the entire period of the supply voltage U _≈ transistor 28 is open and closes briefly only when U _≈ passes through zero. The transistor 28 controls the operation of the transistor 29 of the generator 3, which opens only when the transistor 28 is closed. When the transistor 28 is opened, the capacitor 27 is periodically discharged, resulting in a sawtooth voltage.

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. This voltage with the help of emitter followers on transistors 30 and 13 is converted into sawtooth current pulses in the read winding 7. The pulses are compared with the measured current in the measuring winding 6. The current of the winding is proportional to the voltage on the pipe 11. At the moment of equality of these currents, the magnetization reversal of the core of the differential element 5 occurs.

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. The magnetization reversal of the core under the action of linearly changing current pulses leads to the formation of positive pulses at the output of the windings 9 and 10. These pulses are fed to the control electrodes of the auxiliary thyristors 20 and 21, which perform the functions of amplification and isolation of the control signal and are included in the control circuit of the main thyristors 16 and 17 of the rectifier cathode station.

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. As a result of opening one of the auxiliary thyristors 20 (21), on the anode of which a positive potential acts, a positive pulse is formed in the control electrode circuit of the corresponding main thyristor 16 (17), which opens it. The use of thyristors 20 and 21 eliminates the need for matching transformers.

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. A change in the current in the winding 6 leads to a shift in the moment of the beginning of the magnetization reversal of the core of the element 5, and therefore, the moment of opening of the main thyristors 16 and 17 and a change in the voltage at the output of the cathode station.

Наличие обмотки 8 смещения позволяет устанавливать требуемое напряжение на выходе катодной станции. The presence of a bias winding 8 allows you to set the required voltage at the output of the cathode station.

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. Given the low input resistance of the pipeline-ground electrode circuit in the measuring winding circuit 6, it is possible to install a filter 31 with a large resistance for the receiving component of the signal at the output of the differential magnetic element 5. At the same time, the filter performs the function of reducing the ripple of the control signal.

Claims

CONTROL DEVICE FOR A CATHODIC STATION, comprising a cathode station with a transformer, a semi-controlled bridge rectifier on the main thyristors, a power supply, a synchronizer, a line voltage generator and a bias unit, characterized in that it is equipped with a magnetic differential element with five windings, while the measuring winding is connected between the pipeline and an earthing switch, a read winding is connected between the first output of the bias unit and the power bus, a bias winding is connected between the second output of the unit power supply bus, each of the two output windings is connected with one output to the control electrode of the corresponding main thyristor of the rectifier and the cathode of the auxiliary thyristor, which forms a protective circuit together with a zener diode connected in series, connected in parallel with the corresponding main thyristor, and the other output of each of the output windings is connected to the control electrode the corresponding auxiliary thyristor of the protective circuit, and the specified power source, synchronizer, linear generator on maskers and offset block connected in series.