источник электропитания станции катодной защиты

Формула изобретения

Источник электропитания станции катодной защиты, содержащий сетевой фильтр радиопомех, подключенный к сетевому выпрямителю, активный фильтр, нагрузкой которого является высокочастотный инвертор, включающий в себя два коммутатора, коммутационный контур с резонансным конденсатором и двумя резонансными дросселями, преобразующий постоянное напряжение в высокочастотное переменное для питания трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с выпрямительным мостом, выходной сглаживающий фильтр для сглаживания пульсаций выходного напряжения, подключенный к выпрямительному мосту, управляемый выходным напряжением, дополнительный дроссель высокочастотного инвертора, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора, отличающийся тем, что резонансный конденсатор, два резонансных дросселя, дополнительный дроссель и первичная обмотка трансформатора выполнены в виде единого интегрированного электромагнитного компонента, представляющего собой две проводящие обкладки, разделенные диэлектриком и свернутые в спираль, каждая проводящая обкладка имеет в начале и в конце электрические выводы, причем выводом в начале первой обкладки и выводом в конце второй обкладки интегрированный электромагнитный компонент подключен через первый коммутатор к активному фильтру, а второй коммутатор подключен к выводу в конце первой обкладки и к выводу в начале второй обкладки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области энергетики, и предназначено для защиты от коррозии металлоконструкций в химической и нефтегазовой промышленности, в частности может быть использовано в качестве катодной защиты магистральных газонефтепроводов.

Известны, например, автоматические станции катодной защиты серии СКСТ и серии ПАСК-М, содержащие силовой трансформатор, тиристорный регулятор, выходной фильтр, измерительный блок и блок управления [1].

Недостатком указанных станций является большая масса и габариты, низкое значение КПД (68%), высокая шумность.

Известен также аппарат катодной защиты на базе выпрямителя В-ОПЕ-М2, содержащий силовой трансформатор, тиристорный регулятор, выходной фильтр, измерительный блок и блок управления [2].

Недостатком указанного аппарата является большая масса и габариты, низкое значение КПД (87% для В-ОПЕ-М2-42-48-У1), высокая шумность.

Для повышения КПД и уменьшения массы и габаритов устройств данного типа разработчиками применяются схемы, содержащие в своем составе звенья повышенной частоты. Одним из таких технических решений, наиболее близким к предлагаемому, является преобразователь напряжения для катодной защиты, содержащий сетевой фильтр радиопомех, подключенный к сетевому выпрямителю, активный фильтр, нагрузкой которого является высокочастотный инвертор, включающий в себя два коммутатора, коммутационный контур с резонансным конденсатором и двумя резонансными дросселями, преобразующий постоянное напряжение в высокочастотное переменное для питания трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с выпрямительным мостом, выходной сглаживающий фильтр для сглаживания пульсаций выходного напряжения, подключенный к выпрямительному мосту, управляемый выходным напряжением дроссель высокочастотного инвертора, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора [3].

Недостатками данного устройства являются все еще большие масса и габариты, определяемые использованием в схеме большого количества электромагнитных элементов (резонансные конденсатор и дроссели коммутационного контура высокочастотного инвертора, дополнительный дроссель, трансформатор), большие потери энергии в полупроводниковых ключах при коммутации цепей инвертора и, следовательно, невысокий КПД.

Технической задачей изобретения является снижение массы и габаритов устройства, повышение его КПД.

Поставленная цель достигается тем, что в известном источнике электропитания содержащем сетевой фильтр радиопомех, подключенный к сетевому выпрямителю, активный фильтр, нагрузкой которого является высокочастотный инвертор, включающий в себя два коммутатора, коммутационный контур с резонансным конденсатором и двумя резонансными дросселями, преобразующий постоянное напряжение в высокочастотное переменное для питания трансформатора, вторичная обмотка которого соединена с выпрямительным мостом, выходной сглаживающий фильтр для сглаживания пульсаций выходного напряжения, подключенный к выпрямительному мосту, управляемый выходным напряжением, дополнительный дроссель высокочастотного инвертора, включенный последовательно с первичной обмоткой трансформатора, резонансный конденсатор, два резонансных дросселя, дополнительный дроссель и первичная обмотка трансформатора выполнены в виде единого интегрированного электромагнитного компонента, представляющего собой две проводящие обкладки, разделенные диэлектриком и свернутые в спираль, каждая проводящая обкладка имеет в начале и в конце электрические выводы, причем выводом в начале первой обкладки и выводом в конце второй обкладки интегрированный электромагнитный компонент подключен через первый коммутатор к активному фильтру, а второй коммутатор подключен к выводу в конце первой обкладки и к выводу в начале второй обкладки.

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого источника электропитания станции катодной защиты содержащего сетевой фильтр радиопомех 1, сетевой выпрямитель 2, активный фильтр 3, высокочастотный инвертор 4, дроссель 5 высокочастотного инвертора, трансформатор 6, выпрямительный мост 7, выходной сглаживающий фильтр 8. Функциональная схема аналогична схеме прототипа. Отличие предлагаемого устройства от прототипа заключается в исполнении коммутационного контура высокочастотного инвертора, дополнительного дросселя и первичной обмотки трансформатора в виде единого интегрированного электромагнитного компонента.

На фиг.2 показана часть схемы источника электропитания, в которую внесены изменения. Коммутационный контур высокочастотного инвертора 4 выполнен в виде единого интегрированного электромагнитного компонента 9, представляющего собой две проводящие обкладки 10, 11, разделенные диэлектриком 12 и свернутые в спираль (на чертеже компонент показан в развернутом виде), каждая проводящая обкладка имеет в начале и в конце электрические выводы, причем выводом в начале первой обкладки 10 и выводом в конце второй обкладки 11 интегрированный электромагнитный компонент подключен через первый ключ 13 к активному фильтру 3, а второй ключ 14 подключен к выводу в конце первой обкладки 10 и к выводу в начале второй обкладки 11. Магнитная связь первичной обмотки трансформатора 6, роль которой выполняют обкладки 10,11 и вторичной обмотки 15 осуществляется через магнитопровод 16.

Предлагаемый источник электропитания станции катодной защиты работает следующим образом.

В основу работы положена двухтактная схема резонансного инвертора. В начальный момент времени замыкается ключ 13, ключ 14 разомкнут, происходит процесс заряда емкости единого интегрированного электромагнитного компонента 9, в это время формируется импульс тока в обкладках 10, 11, энергия трансформируется во вторичную обмотку 15 и далее через выпрямительный мост 7 и сглаживающий фильтр 8 поступает на нагрузку. После полного заряда емкости единого интегрированного электромагнитного компонента 9, ключ 13 размыкается и срабатывает ключ 14. Начинается процесс разряда емкости единого интегрированного электромагнитного компонента 9 на собственные индуктивности обкладок 10, 11. В них формируется импульс разрядного тока, энергия трансформируется во вторичную обмотку 15 и далее через выпрямительный мост 7 и сглаживающий фильтр 8 поступает на нагрузку.

Таким образом, схема работает как двухтактный резонансный инвертор, при этом резонансный конденсатор, два резонансных дросселя, дополнительный дроссель и первичная обмотка трансформатора выполнены в виде единого интегрированного электромагнитного компонента, что значительно снижает массу и габариты устройства, а уменьшение количества элементов схемы приводит к повышению КПД устройства в целом.

Источники информации

1. Стрижевский И.В., Зиневич А.М., Никольский К.К. и др. Защита металлических сооружений от подземной коррозии. Справочник. - 2-е изд., -М.:Недра, 1981, 293 с.

2. Руководство по эксплуатации выпрямителя для катодной защиты "ЭНЕРГОМЕРА" В-ОПЕ-М2, производство ОАО "Концерн "Энергомера", -Ставрополь, 2001, (http.//www.energomera. ru/products/ehz).

3. Свидетельство на полезную модель РФ "Преобразователь напряжения для катодной защиты" № 66137 от 27.08.2007, МПК H04R 3/00.