恒電位儀的原理
恒電位儀整體說(shuō)是一個(gè)負反饋放大——輸出系統,與被保護物(如埋地管道)構成閉環(huán)調節,通過(guò)參比電極測量通電點(diǎn)電位,作為取樣信號與控制信號進(jìn)行比較,實(shí)現控制并調節極化電流輸出,使通電點(diǎn)電位得以保持在設定的控制電位上。
其過(guò)程是:不管什么原因——供電系統電壓波動(dòng),環(huán)境介質(zhì)導電性變化,或電路參數漂移——使輸出增大,導致通電點(diǎn)電位上升,則取樣信號增大,取樣信號是加在恒電位儀比較放大的反相輸入端,與接在正相輸入端控制信號比較后使放大器放大倍數下降,控制極化電源輸出減小,使通電點(diǎn)電位下降,回復到原設定的控制電位值上;同樣,如果什么原因使通電點(diǎn)電位下降,參比電極得到的取樣信號下降,經(jīng)過(guò)與控制信號比較使放大器放大倍數上升,控制極化電源輸出增大,通電點(diǎn)電位上升,回復到原設定的控制電位值上。也就是當外部或內部任何原因造成被保護物對地電位變化時(shí),恒電位儀都能相應地增大或減小輸出把變化的電位拉回來(lái),使通電點(diǎn)電位保持不變。
只要儀器的放大倍數計算設計得正確,取樣信號特性與儀器輸入輸出特性有足夠的線(xiàn)性一致,并且調整良好,恒電位儀在額定工作范圍內可使被保護物通電點(diǎn)的電位與設定的控制電位一致,誤差一般在5mV以下。正因其有使通電點(diǎn)電位保持近于恒定的性質(zhì),因此稱(chēng)為恒電位儀。
恒電位儀的核心是比較放大器,由深度負反饋的差動(dòng)放大器構成,現在一般采用性能優(yōu)良的集成運算放大器擔任,其輸入是控制和參比(取樣)電路,輸出到跟隨放大、控制移相、振蕩等電路生成觸發(fā)脈沖,極化電源由晶閘管整流電路構成,通過(guò)改變導通角實(shí)現調節輸出。
恒電位儀的接線(xiàn)不復雜,一般由4條電纜組成(不考慮誤差、故障報警等附屬電路可引出的信號接線(xiàn)),分別接于:輸出陰極、輸出陽(yáng)極、零位接陰、參比電極。輸出陰極是恒電位儀輸出的負端子,接至被保護物的通電點(diǎn),輸出陽(yáng)極是恒電位儀的正端子,接至輔助陽(yáng)極(地床或深井陽(yáng)極);零位接陰是儀器電路的地端,接于被保護物通電點(diǎn)附近,參比電極即取樣信號輸入端,接埋設在通電點(diǎn)附近的參比電極。輸出陰極和輸出陽(yáng)極電纜要有足夠的截面積,一般不應小于10 mm2;零位接陰和參比電極對電纜截面無(wú)要求,只考慮足夠強度即可。恒電位儀的接線(xiàn)都應該是銅線(xiàn),遠端并應焊接。
值得說(shuō)明的是零位接陰是接于通電點(diǎn)幾乎同一點(diǎn)(以電的概念解釋就是同一點(diǎn),施工時(shí)應該離開(kāi)50~100mm,避開(kāi)電流涌入),但是必須用單獨接線(xiàn),因為零位接陰是整個(gè)儀器電路的地,這個(gè)“地”必須建立在被保護物(管道)上,才能實(shí)現正確控制,因此絕不能使用短線(xiàn)把零位接陰與輸出陰極接在一起,雖然那按電的概念也是同一點(diǎn)。
zui后說(shuō)明一下,恒電位儀是電化學(xué)研究、應用方面的重要儀器,有很多種類(lèi),上面說(shuō)的是用于陰極保護的恒電位儀的基本方面。
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