专利名称：磁饱和恒电位仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及外加电流阴极保护技术，更明确地说是在船舶、油田、输油管线、化工厂等需要采用阴极保护技术的场合中用于防腐系统的磁饱和恒电位仪。
目前国内生产的恒电位仪大多为可控硅恒电位仪。这种恒电位仪有许多缺点即它的过载能力差，抗干扰能力差，控制电路较复杂，因此它的可靠性较差。另外，可控硅电路有较强的电磁辐射，对周围其它控制系统不利。特别是在舰船等的指挥控制机构附近，易造成失误。因此，国外已很少使用可控硅恒电位仪。国内目前也有非可控硅恒电位仪生产，如专利号为87217029，名称为“IR降测试仪”的实用新型专利。但其结构复杂，过载能力也较差。
本实用新型的目的，在于克服上述缺点和不足，提供一种结构简单、可靠性好，过载能力强、抗干扰能力高，没有较强的电磁辐射，对周围控制系统不会形成干扰的磁饱和恒电位仪。
为了达到上述目的，本实用新型磁饱和恒电位仪由机壳、安装在机壳正面上方的控制面板、安装在机壳内和控制面板上的控制电路以及安装在机壳内的主电路所构成。主电路由主变压器、与之相连的磁饱和电抗器、与磁饱和电抗器相连的桥式整流器及其滤波器所组成。控制电路制作在1块印刷线路板上，调试、使用、维修都很方便。如果电路发生故障，只要更换这一块电路板即可，方便快捷。
主变压器采用Δ／Y接法。磁饱和电抗器为三铁芯内反馈电路。桥式整流器为三相。滤波器为电感电容滤波。磁饱和电抗器是功率调节元件，由铁芯和线圈组成，可以承受较长时间的过载，可靠性很强。它在工作时也不产生射频电压，有较好的电磁兼容性。
控制电路采用集成运算放大器为主体，电路结构简单。它由稳压电源及电位给定部分、电压放大电路、电流放大器、电位测量电路、过流保护电路、断相保护电路以及自动／手动转换装置所组成。
磁饱和恒电位仪是外加电流阴极保护系统的一个核心部分，它是给被保护的物体(船舶、输油管等)提供一个可控制的电流源。它可随着被保护物体环境条件的变化调节输出电流的大小，以使被保护的物体始终恒定在一个最佳保护电位范围内。
本实用新型的工作过程如下。
参比电极测得的被保护物体的电位U1经跟随器后与给定电位U0相比较，得到一个误差信号ΔU＝U0－U1，ΔU再经一级运算放大器放大后送到晶体管组成的达林顿电路进行电流放大后送到磁饱和电抗器的控制绕组，以控制磁饱和电抗器的输出电流。磁饱和电抗器的输出电流是随着控制绕组电流增加而增加的。
当电源接通后，由于电化学的作用，被保护物体逐渐阴极极化，电位越来越负，ΔU越来越小，因而输出电流也越来越小。由于电流小了，被保护物体的电位又离开给定电位，因而ΔU又增加。经过放大器等一系列作用，磁饱和电抗器的输出电流又增加了，被保护物体的电位又变负，重复上述过程。总之，由于本实用新型的作用，可以使被保护物体的电位始终保持在一个最佳的保护电位上。
本实用新型的任务就是这样完成的。
本实用新型提供了一种结构简单、可靠性好、过载能力强、抗干扰能力强，没有较强的电磁辐射，对周围控制系统不会形成干扰，可以承受过大的电压上升率和过大的电流上升率的磁饱和恒电位仪。它调试、维修、使用均十分方便。使用本实用新型可使被保护物体的使用寿命延长1～2倍。它可广泛应用于舰船、码头、油田、输油管线、电厂、化工厂以及其它需要采用阴极保护技术的场合。
以下结合实施例及其附图对本实用新型作更进一步的陈述。
图1为实施例1的结构示意图。
图2为其电路原理图。
图1所示，本实用新型实施例1由安装在机壳1正面上方的控制面板2、安装在机壳1内的主电路3和控制电路4所构成。磁饱和电抗器5是主电路3的主要组成部分之一。
图2所示，实施例1的电路由主电路3和控制电路4构成。主电路3由主变压器6、磁饱和电抗器5、桥式整流器及其滤波器7组成。
控制电路4制作在1块印刷线路板上。它由稳压电源电路15及电位给定装置8、电压放大电路9、电流放大器10、电位测量电路11、过流保护电路12、断相保护电路13以及自动／手动转换装置14所组成。
稳压电源电路15由高精度三端集成稳压电路组成。由于仅有三个接线端，不需附加任何元件。因此安装调试极为方便，由它产生±15V稳定电压，作为运算放大器的工作电源。
电位给定装置8是由集成稳压电路稳压后，再经稳压管进行二级稳压，经过给定电位器调节输出。
电压放大电路9主要由运算放大器16和17等元件组成。它们均为低漂移运算放大器，采用低漂移型就可避免由温度变化带来的影响。
运算放大器16接成电压跟随器型式，实际上它就是一个阻抗变换器，并且采用同相输入方式，这样其输入阻抗很高，基本上为运放的共模输入阻抗，一般为几十兆欧甚至更高。
运算放大器17为电压比例放大器，电压放大完全由这一级组成。放大倍数一般在调试时要选择适中，太高了会产生自激，太小了又不能满足控制误差的要求。
由于运算放大器带载能力小，不足以推动磁饱和电抗器5的控制绕组工作，因为控制绕组电流约1安培左右，所以必须进行电流放大。电流放大器10由4个晶体管等元件组成达林顿电路，均选用耐压高的硅功率管。
电位测量电路11由低漂移运放18及电压表组成。18也组成电压跟随器型，这样输入阻抗很高，不影响参比电极的稳定性。
过流保护电路12主要由互感器、整流桥、继电器J、小功率管及施密特触发器19、电位器等元件组成。电位器构成电流设置电路，小功率管为功率放大电路，施密特触发器19为翻转电路。未发生过流时，电位器动端电位不足以使19翻转，此时继电器不动作，属正常工作状态。当产生过流时，电位器动端电位较高，使触发器19翻转，从而使小功率管导通，J继电器工作，通过其触点切断磁饱和电抗器控制绕组电流，使恒电位仪输出下降到起始电流值，同时发出过流报警信号。
当出现断相情况时，由于缺一相而使系统成为单相运行，因而加重了另一相的负荷，容易损坏变压器，同时输出电流电压均会下降，影响保护效果，所以设置这一断相保护电路13，以便在出现断相状态时使工作人员及时处理。该电路是由多个二极管及有关电阻电容组成断相检测电路，由施密特触发器19，或门电路组成翻转电路。当出现断相情况时，施密特电路就翻转，并通过或门电路推动小功率管导通，使继电器动作，切断控制绕组电流，也使输出电流下降到最小值，并发出断相报警信号。
自动／手动转换装置14是由电位器及转换开关组成。当打到“自动”位时，整机按自动控制方式工作，当打到“手动”位时，整机按手动方式工作。设置自动／手动转换的目的在于初次运行时调试用，以及在“自动”产生故障时的应急措施，这时可打到“手动”位置维持基本工作状态。
实施例1结构简单、可靠性强、过载能力大、抗干扰能力强，可以广泛应用于舰船、输油管线等需要采用阴极保护的场合。它可以使被保护物的使用寿命延长1倍。
权利要求1.一种磁饱和恒电位仪，它由机壳、安装在机壳正面上方的控制面板、安装在机壳内和控制面板上的控制电路以及安装在机壳内的主电路所构成，其特征在于所说的主电路由主变压器、与之相连的磁饱和电抗器、与磁饱和电抗器相连的桥式整流器及其滤波器所组成。
2.按照权利要求1所述的磁饱和恒电位仪，其特征在于所说的控制电路制作在1块印刷线路板上。
专利摘要一种磁饱和恒电位仪，属于阴极保护技术。它由机壳、控制面板、主电路和控制电路组成。主电路由主变压器、磁饱和电抗器、桥式整流器、滤波器组成。控制电路制作在1块印刷线路板上，调试、维修、更换方便。磁饱和电抗器是功率调节元件。可承受较长时间的过载，可靠性强，不产生射频电压。它可使被保护物体的使用寿命延长1～2倍，可广泛应用于舰船、码头、油田、输油管线、化工厂等需要阴极保护的场合。
文档编号C23F13/06GK2216068SQ94240878
公开日1995年12月27日 申请日期1994年6月23日 优先权日1994年6月23日
发明者唐绍恩, 王瑞雪 申请人:洛阳船舶材料研究所青岛分部