Спосіб джали визначення напряму випрямленого струму

Способ определения направления выпрямленного тока путем преобразования Винахід відноситься до технічної фізики і призначений для контролю наявності І напряму випрямленого пульсуючого струму, зокрема, створюваного станцією катодного корозійного захисту (СКЗ) електричного струму у скритих підземних металопроводах (магістральних трубопроводах, кабелях і т.п.) при обстеженнях їх корозійного стану. В основу винаходу поставлена задача створити спосіб визначення напряму випрямленого струму, в якому шляхом виділення гармонійних складових відбувається відстройка від завад, що приводить до підвищення достовірності визначення напряму випрямленого струму при наявності сторонніх постійних полів і струмів. Результат досягається тим, що шляхом перетворення напруженості поля струму в напряженности магнитного или электрического поля тока в электрический сигнал, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что выделяют первую и вторую переменные гармонические составляющие сигнала, в моменты достижения величиной первой гармонической составляющей экстремального значения вырезают стробы второй гармонической составляющей и по знаку полученных строб-импульсов определяют направление выпрямленного тока, причем, если знаки экстремума первой Гармонической составляющей и строб-импульса противоположны, то направление тока совпадает с выбранным, если знаки совпадают, то направление тока противоположно выбранному. електричний сигнал виділяють у ньому першу І другу змінні гармонійні складові і співставляють напрямки їх миттєвих значень, при цьому в моменти досягнення експериментальних значень величини сигналу (напруги) першої гармоніки вирізають (виділяють) строби другої гармоніки і по напрямку (полярності, знаку) отриманих строб-імпульсів роблять висновок про напрям випрямленого струму. В якості перетворювача поля струму в електричний сигнал можна використовувати індуктивну рамку (або катушку). Вихідний сигнал від струму, що контролюється, може бути отриманий також з допомогою різних електричних (контактних-кондуктивних, ємнісних) та магнітних датчиків. Фізичною основою запропонованого способу є наявність пульсацій у С > сл сл ON О 15546 випрямленому струмі, можливість розкладу випрямленого струму на гармонійні складові (згідно з принципом суперпозиції, по теоремі Фур'є), а також асиметрія пульсацій відносно середнього за період значення; крім цього використовується однозначний зв'язок напряму І величини струму з напрямом І величиною створюваного ним магнітного поля, згідно з законом Біо-Савара-Лапласа. Приклад реалізацій способу. Струм катодного захисту виробляється СКЗ шляхом випрямлення змінного струму електромережі з частотою F = 50 Гц. Зміна в часі випрямленого струму описується виразом l(t)=la *lslntft>t|, (1) де la - амплітуда струму мережі живлення СКЗ, А; (о - 2 JtF - кругова частота, рад с"1; t - ч, с. Його можна представити розкладом Фур'є на гармонійні складові l(t) = Іо- И xos2 an.- І2 *cos 4 ал -Із -cos 6 an... (2) де амплітуди гармонік І0 І І І1= l l3= 5 -7 представляють першу і другу гармонійні складові випрямленого струму з амплітудами И і І2 та частотами 2 а) і 4 (о відповідно, згідно з виразами (2) і (3); при 5 цьому перша гармоніка Н для наглядності зображена відносно середнього значення Іо. Як видно з фіг. 1а, максимальні значення першої гармоніки відповідають плавним 10 екстремумам прямого випрямленого пульсуючого струму, а для зворотнього струму (фіг. 16) максимуми цієї ж першої гармоніки відповідають гострим екстремумам випрямленого струму - l(t). Вказана аси15 метрія пульсацій може бути основою для розрізнення прямого і зворотнього випрямлених струмів. Плавний і гострий екстремуми формуються вищими гармоніками,. Зокрема, у даному випадку 20 при екстремальних значеннях першої гармоніки друга гармоніка прямого струму має від'ємні значення, а для зворотнього струму - додатні (див фіг. 1а, 16). Ця відмінність значень (напрямів) другої 25 гармоніки в моменти досягання максимального значення першої гармоніки використовується для визначення напряму випрямленого струму по даному способу. Практичне використання способу 30 передбачає розміщення датчика магнітного поля поперек металопроводу в азимутально додатньому напрямі (фіг. 2) і визначення напряму пульсуючого магнітного поля контрольованого струму; по правилу 35 правого гвинта (буравчика) визначають напрям контрольованого випрямленого струму. Таким чином, зокрема можна контролювати наявність і напрям струму станцій катодного захисту в підземних 40 трубопроводах. Вирази (1) І (2) представляють прямий струм (у вибраному напрямі). Для зворотного струму вирази відрізняються знаком Ізв(г) = -Іа * І Sin Ctf tl (4) У даному випадку двопівперіодного випрямлення (1) маємо справу з нульовою, першою і другою гармонійними складовими; їх частоти 0, 2(І) \Ао) відповідно. На фіг. 1 представлені графіки часової залежності випрямленого струму І його гармонійних складових для прямого а) І зворотнього б) струмів, які пояснюють суть способу. Ці ж графіки представляють зміни Переваги даного способу в порівнянні з в часі магнітних полів, створених струмом І відомим полягають у виключенні впливу зайого складовими. На фіг. 2 показано важаючих постійних струмів і полів, що взаємне розміщення підземного 45 підвищує надійність і достовірність визна-» чення напряму випрямленого струму в трубопроводу - провідника 1 струму І,силоскритих провідниках. Спосіб можна ви-* користовувати для виявлення і визначення вих ліній Н магнітного поля цього струму і напряму випрямленого пульсуючого струму датчика магнітного поля 2. 50 незалежно від наявності інших постійних Штрихові лінії на фіг. 1 представляють струмів при контролі струму СКЗ у випрямлений пульсуючий з частотою 2 підземних трубопроводах, а також у систе(струм l(t) з амплітудою Іа І його середнє мах управління, електроавтоматики і значення - постійну складову Іо, що визнарадіоелектроніки. чаються виразами (1) І (3). Суцільні лінії 55 15546 a Ріг. Z Упорядник Замовлення 4189 Техред М.Моргентал Коректор л. Лукач Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655. ГСП, Київ-53. Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.Гагаріна, 101 J