PL226126B1 - Uklad drenazu elektrycznego konstrukcji podziemnych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ drenażu elektrycznego konstrukcji podziemnych. Znajduje on zastosowanie jako układ do eliminowania szkodliwego zagrożenia korozyjnego metalowych konstrukcji podziemnych powodowanego przez prądy błądzące upływające z trakcji elektrycznych do ziemi.

W typowych znanych układach drenażu elektrycznego podziemna konstrukcja narażona na działanie prądów błądzących połączona jest przewodami z szynami sieci trakcyjnej za pośrednictwem opornika, bezpiecznika, wyłącznika oraz układu prostującego. W celu doboru parametrów pracy, układy wyposaża się w elektrodę odniesienia i przyrządy pomiarowe, za pomocą których dokonuje się pomiarów potencjałów konstrukcji i prądów upływających z szyn do ziemi. Pomiary najpierw realizowane są wielokrotnie w różnych miejscach w celu wyboru optymalnej lokalizacji drenażu, a następnie po jego podłączeniu, dokonywane są kolejne pomiary w celu doboru parametrów pracy. Jedną grupę układów stanowią drenaże elektryczne pracujące bez zasilania zewnętrznego, natomiast w innych układach stosuje się zasilanie z zewnętrznego źródła zasilania, zwykle w celu utrzymania stałego potencjału względem elektrody odniesienia. Jako elementy prostujące stosowane są diody, tyrystory, tranzystory MOSFET. Z polskiego opisu patentowego PL 72388 znany jest układ drenażu elektrycznego, w którym podziemne urządzenie narażone na korozję połączone jest z szyną trakcyjną za pośrednictwem wyłącznika, bezpiecznika, opornika, diody, opornika jest silnik elektryczny zasilający dmuchawę chłodzącą diodę. W opisie patentowym US4333137 ujawniono układ drenażu z zastosowaniem tyrystorów połączonych z jednostkami sterującymi.

Układ drenażu elektrycznego konstrukcji podziemnych w którym konstrukcja podziemna połączona jest z szynami trakcyjnymi poprzez bocznik pomiarowy prądu i sterowany prostownik oraz wyposażony w elektrodę odniesienia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że elektroda odniesienia połączona jest za pośrednictwem pierwszego woltomierza z mikrokontrolerem, z którym połączony jest także drugi woltomierz włączony między konstrukcję podziemną a szyny trakcyjne oraz trzeci woltomierz dołączony do wyjścia bocznika pomiarowego prądu. Wyjście mikrokontrolera połączone jest ze sterowanym prostownikiem.

Korzystnie pierwszy, drugi i trzeci woltomierz stanowią przetworniki A/C, a sterowany prostownik zbudowany jest z tranzystorów MOSFET.

Zaletą rozwiązania według wynalazku jest automatyczny dobór parametrów drenażu elektrycznego, co eliminuje konieczność prowadzenia uciążliwych i długotrwałych pomiarów wstępnych i eksploatacyjnych.

Wynalazek jest bliżej objaśniony na przykładzie zilustrowanym rysunkiem, na którym fig. 1 przedstawia schemat blokowy układu drenażu elektrycznego podziemnych konstrukcji.

W przykładowej realizacji układu drenażu elektrycznego chroniona konstrukcja podziemna 1 połączona jest poprzez bocznik pomiarowy prądu 2 i sterowany prostownik 3, zbudowany w oparciu o tranzystory MOSFET, z szynami trakcyjnymi 4. Elektroda odniesienia 5 umieszczona jest w ziemi i połączona poprzez pierwszy woltomierz 6 w postaci przetwornika A/C z oprogramowanym mikrokontrolerem 7, do którego dołączony jest również drugi woltomierz 8 w postaci przetwornika A/C, włączony równolegle między konstrukcję podziemną i szyny trakcyjne 4. Bocznik pomiarowy prądu 2 połączony jest także z mikrokontrolerem 7, poprzez trzeci woltomierz 9 w postaci przetwornika A/C. Prąd błądzący odprowadzany jest z narażonej na szkodliwe oddziaływanie konstrukcji podziemnej 1 do szyn trakcyjnych 4, będących źródłem przepływu prądu błądzącego w ziemi. Pierwszy, drugi i trzeci woltomierz 6, 8, 9 mierzą odpowiednio potencjał konstrukcji podziemnej 1 względem elektrody odniesienia 5, napięcie między konstrukcją podziemną 1 a szynami trakcyjnymi 4 oraz natężenie prądu drenowanego na boczniku pomiarowym prądu 2. Wyniki wszystkich pomiarów przekazywane są do oprogramowanego mikrokontrolera 7, gdzie po dokonaniu obliczeń przekształcane są na sygnał sterujący podawany do sterowanego prostownika 3, który wymusza przepływ z konstrukcji podziemnej 1 do szyn trakcyjnych 4 prądu stałego o natężeniu zapewniającym całkowite eliminowanie szkodliwego oddziaływania prądów błądzących na konstrukcję podziemną 1. Wszystkie pomiary wykonywane są w sposób ciągły, przechowywane w pamięci mikrokontrolera i przetwarzane. Za pomocą odpowiednich algorytmów obliczeniowych tworzony jest model matematyczny oddziaływań prądów błądzących na chroniony obiekt, na podstawie którego realizowane jest sterowanie predykcyjne prądem ochrony z zachowaniem optymalnych kryteriów przewidzianych w odpowiednich normach. Układ umożliwia automatyczny dobór i regulację optymalnych kryteriów i parametrów, które są stale korygowane na

PL 226 126 B1 podstawie na bieżąco wykonywanych i analizowanych pomiarów. Przedstawiony układ drenażu elektrycznego dopasowuje się automatycznie w sposób optymalny do aktualnego zagrożenia korozyjnego podziemnej konstrukcji. Dodatkową zaletą jest brak konieczności doprowadzania zewnętrznego zasilania, ponieważ układ zasilany jest energią prądów błądzących. Układ według wynalazku może być instalowany w intuicyjnie wybranych miejscach największego zagrożenia, takich jak zbliżenia i skrzyżowania konstrukcji i szyn trakcyjnych, a dobór optymalnych parametrów pracy i skuteczność działania układu realizowane są w nim automatycznie. Wszystkie parametry pracy mogą być w dowolny sposób archiwizowane i odczytywane z karty pamięci mikrokontrolera. Zmieniając miejsce lokalizacji układu można na tej podstawie ustalić takie położenie, przy którym pracuje on najwydajniej, co eliminuje żmudne, wielogodzinne i wielokrotnie powtarzane ręczne pomiary w terenie. Jest to szczególnie istotne wobec dynamicznego i losowego charakteru zmian prądów błądzących.

Claims (2)

1. Układ drenażu elektrycznego konstrukcji podziemnych w którym konstrukcja podziemna połączona jest z szynami trakcyjnymi poprzez bocznik pomiarowy prądu i sterowany prostownik oraz wyposażony w elektrodę odniesienia, znamienny tym, że elektroda odniesienia (5) połączona jest za pośrednictwem pierwszego woltomierza (6) z mikrokontrolerem (7), z którym połączony jest także drugi woltomierz (8) włączony między konstrukcję podziemną (1) a szyny trakcyjne (4) oraz trzeci woltomierz (9) dołączony do wyjścia bocznika pomiarowego prądu (2), a wyjście mikrokontrolera (7) połączone jest ze sterowanym prostownikiem (3).

2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że pierwszy, drugi i trzeci woltomierz (6, 8, 9) stanowią przetworniki A/C, a sterowany prostownik (3) zbudowany jest z tranzystorów MOSFET.