АВТОМАТИЧЕСКАЯ ДРЕНАЖНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для защиты подземных сооружений от блуждающих токов, вызываемых рельсовым электротранспортом.
Известна усиленная дренажная установка, представляющая собой источник постоянного тока, включенный между защищаемым сооружением и рельсом. Кроме функции отвода тока в одном направлении, обеспечиваемой через выпрямительное устройство, эффект защиты усиливается действием источника постоянного тока. При малых значениях дренажного тока, когда не обеспечивается минимальный защитный потенциал сооружения, в дренажную цепь включается дополнительный источник, который обеспечивает поддержание потенциала «подземное сооружение - земля» в заданных пределах. (А.с. 842680 СССР, МКИ C23F 13/00. Усиленное электродренажное устройство для защиты подземных металлических сооружений от коррозии, вызываемой блуждающими токами / Левин В.М., Тарнижевский М.В., Ломанович В.А. и др. // Открытия. Изобретения. 1963).
Недостатком такой установки является то, что при значительной разности потенциалов «сооружение - рельс» на защищаемом сооружении формируется потенциал, величина которого меньше минимально допустимого.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является автоматическая дренажная установка (Свидетельство на полезную модель №16739 РФ «Автоматическая дренажная установка», Кандаев В.А., Свешникова Н.Ю.), содержащая дренажную цепь из последовательно соединенных предохранителя, рубильника, шунта с измерительным прибором, силовой коммутатор, электрод сравнения, блок управления, состоящий из сравнивающего устройства, источника опорного напряжения, генератора тактовых импульсов, формирователя пилообразного напряжения, усилителя сигнала ошибки, компаратора, счетного триггера, первой и второй схем совпадения, схемы ИЛИ, причем силовой коммутатор включен между рельсом и защищаемым сооружением через дренажную цепь, электрод сравнения, подземное сооружение и источник опорного напряжения подключены к первому, второму и третьему входам сравнивающего устройства, выход генератора тактовых импульсов подключен к входам формирователя пилообразного напряжения и счетного триггера, выход сравнивающего устройства подключен к входу усилителя сигнала ошибки, выходы усилителя сигнала ошибки и формирователя пилообразного напряжения подключены к первому и второму входам компаратора соответственно, выход компаратора подключен к первым входам первой и второй схем совпадения, неинвертирующий выход счетного триггера подключен ко второму входу первой схемы совпадения, инвертирующий выход счетного триггера подключен ко второму входу второй схемы совпадения, выходы первой и второй схем совпадения подключены на первый и второй входы схемы ИЛИ соответственно, выход схемы ИЛИ подключен к управляющему входу силового коммутатора.
Недостатком известного устройства является низкая точность поддержания защитного потенциала «подземное сооружение-земля», поскольку сигнал «подземное сооружение-земля» для данной схемы автоматической дренажной установки является импульсным сигналом, а в ГОСТ 9.602-2005 нормируются постоянные значения защитного потенциала. Кроме того, данный сигнал может содержать помеху. Так как в данном устройстве сигнал «подземное сооружение-земля» поступает непосредственно на вход сравнивающего устройства, это может привести к неправильной работе автоматической дренажной установки или низкой точности поддержания защитного потенциала «подземное сооружение-земля».
Целью полезной модели является повышение точности поддержания защитного потенциала «подземное сооружение-земля».
Указанная цель достигается тем, что автоматическая дренажная установка, содержащая дренажную цепь из последовательно соединенных предохранителя, рубильника, шунта с измерительным прибором и силового коммутатора, электрод сравнения, блок управления, состоящий из сравнивающего устройства, источника опорного напряжения, генератора тактовых импульсов, формирователя пилообразного напряжения, усилителя сигнала ошибки, компаратора, счетного триггера, первой и второй схем совпадения, схемы ИЛИ, причем силовой коммутатор включен между рельсом и защищаемым сооружением через дренажную цепь, источник опорного напряжения подключен к первому входу сравнивающего устройства, выход генератора тактовых импульсов подключен к входам формирователя пилообразного напряжения и счетного триггера, выход сравнивающего устройства подключен к входу усилителя сигнала ошибки, выходы усилителя сигнала ошибки и формирователя пилообразного напряжения подключены к первому и второму входам компаратора соответственно, выход компаратора подключен к первым входам первой и второй схем совпадения, неинвертирующий выход счетного триггера подключен ко второму входу первой схемы совпадения, инвертирующий выход счетного триггера подключен ко второму входу второй схемы совпадения, выходы первой и второй схем совпадения подключены на первый и второй входы схемы ИЛИ соответственно, выход схемы ИЛИ подключен к управляющему входу силового коммутатора, дополнена фильтром низких частот, входы которого соединены с подземным сооружением и электродом сравнения, а выход фильтра низких частот соединен со вторым входом сравнивающего устройства.
На чертеже представлена функциональная схема предлагаемой автоматической дренажной установки.
Предлагаемое устройство содержит дренажную цепь 1 из последовательно соединенных предохранителя 2, рубильника 3, шунта 4 с измерительным прибором 5 и силового коммутатора 6, электрод сравнения 7, блок управления 8, состоящий из фильтра низких частот 9, сравнивающего устройства 10, источника опорного напряжения 11, генератора тактовых импульсов 12, формирователя пилообразного напряжения 13, усилителя сигнала ошибки 14, компаратора 15, счетного триггера 16, схем совпадения 17 и 18, схемы ИЛИ 19, причем силовой коммутатор 6 включен между средней точкой дроссель-трансформатора 20 и защищаемым подземным сооружением 21 через дренажную цепь 1, вход фильтра низких частот 9 соединен с подземным сооружением 21 и электродом сравнения 7, а выход фильтра низких частот 9 соединен со вторым входом сравнивающего устройства 10, источник опорного напряжения 11 подключен к первому входу сравнивающего устройства 10, выход генератора тактовых импульсов 12 подключен к входам формирователя пилообразного напряжения 13 и счетного триггера 16, выход сравнивающего устройства 10 подключен к входу усилителя сигнала ошибки 14, выходы усилителя сигнала ошибки 14 и формирователя пилообразного напряжения 13 подключены к первому и второму входам компаратора 15 соответственно, выход компаратора 15 подключен к первым входам первой 17 и второй 18 схем совпадения, неинвертирующий выход счетного триггера 16 подключен ко второму входу первой схемы совпадения 17, инвертирующий выход счетного триггера подключен ко второму входу второй схемы совпадения 18, выходы первой 17 и второй 18 схем совпадения подключены на первый и второй входы схемы ИЛИ 19 соответственно, выход схемы ИЛИ 19 подключен к управляющему входу силового коммутатора 6.
Автоматическая дренажная установка позволяет поддерживать защитный потенциал подземного сооружения в заданных пределах и обеспечить безаварийную работу сооружения на весь период эксплуатации.
Установка работает следующим образом. Потенциал «подземное сооружение-земля», определенный относительно электрода сравнения 7, подается на вход фильтра низких частот 9, где происходит выделение постоянной составляющей сигнала «подземное сооружение-земля», затем сигнал с фильтра низких частот 9 поступает на вход сравнивающего устройства 10, где сравнивается с опорным напряжением источника 11, с выхода сравнивающего устройства 10 сигнал ошибки подается на усилитель сигнала ошибки 14, с выхода которого напряжение подается на первый вход компаратора 15. На второй вход этого компаратора подается пилообразное напряжение с формирователя пилообразного напряжения 13, которое синхронизируется генератором тактовых импульсов 12.
Импульсы тактового генератора подводятся к счетному триггеру 16. На неинвертирующем выходе триггера 16 получаются прямоугольные импульсы с периодом следования в два раза больше длительности импульса. На инвертирующем выходе счетного триггера 16 положительные прямоугольные импульсы сдвинуты в сравнении с импульсами с неинвертирующего выхода на половину периода. На выходе компаратора 15 получаются импульсы с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ), длительность которых тем меньше, чем больше сигнал ошибки. Импульсная последовательность с неивертирующего выхода триггера подается на вход схемы совпадения 17, а последовательность с инвертирующего выхода триггера - на вход схемы совпадения 18.
Просуммировав напряжения с выходов схем совпадения 17 и 18, на выходе схемы ИЛИ 19 получим импульсную последовательность с меняющейся скважностью. На выходе блока управления 8 формируются импульсы, длительность которых тем меньше, чем больше потенциал «сооружение-земля». Последовательность импульсов управляет работой силового коммутатора 6. За время импульса коммутатор 6 находится во включенном состоянии и происходит отвод блуждающих токов с подземного сооружения к рельсам. Во время паузы коммутатор 6 выключен, цепь разрывается.
Защита дренажного устройства от недопустимых токовых перегрузок осуществляется при помощи предохранителя 2. Величина среднего дренируемого тока определяется при помощи измерительного прибора 5 с шунтом 4.
Таким образом, добавление фильтра низких частот позволяет повысить точность поддержания защитного потенциала «подземное сооружение-земля».