IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

В системах катодной защиты анодное заземление и катодное защищаемое сооружение размещаются в зависимости от технических условий на расстоянии от 10 до 500 метров одно от другого. Это приводит к затруднениям оперативно и точно делать непосредственные приборные измерения. При этом, стационарность электрических процессов в рассматриваемых системах определяется временем диэлектрической релаксации (релаксация Максвелла), а также размерами контуров электрических цепей, что является вторым условием стационарности:

где:

λ - удельная электропроводность среды;

м/с – скорость света в вакууме;

– диэлектрическая и магнитная проницаемость среды.

Тогда, если l – длина контура, то время прохождения вдоль контура равно:

При выполнении этих двух условий мгновенные значения всех электрических величин в любой части контура будут такими же, как и в случае постоянного тока.

Поэтому, очевидно, задачи квазистационарных электрических цепей можно решать и при помощи законов постоянных токов, если применять эти законы к мгновенным значениям электрических величин. Тогда необходимо вместо алгебраических соотношений перейти к дифференциальным уравнениям, интегрирование которых позволит получить зависимость искомых величин от времени.

Все выше сказанное в значительной степени усложняет эксплуатацию катодных станций, что, в конечном счете, приводит к разрушениям и авариям. В ННГАСУ разработана модель, с помощью которой можно быстро и точно определять все электрические параметры при высокой степени полноты катодной защиты.

На рисунках представлены расчетные схемы модели:

Рис. 1 Схема замещения с последовательным подключением внутреннего сопротивления источника

Рис. 2 Схема замещения с параллельным подключением внутреннего сопротивления источника.

Эти схемы замещения могут быть описаны следующими формулами равновесия:

где:

– максимальная мощность системы

– тепловые потери [Вт],

– отдаваемая мощность источником токоприемнику.

Подставим соответствующие значения в формулу (1), получим:

По рис. 1

По рис. 2

Рассматриваемые схемы замещения в цепях постоянного тока являются расчетными. Однако необходимо заметить, что с помощью любой из этих схем можно получить корректные выходные параметры I, U и т.д. Только при выполнении условия [1] .

Тем более в условиях квазистационарных цепей постоянного тока в отличии от стационарных. С целью получения решения задачи упростим выражение (3) и (4):

При регулировании напряжения источника постоянного или выпрямленного тока будем полагать, что при изменении ЭДС небольшими ступенями, увеличивая число ступеней, и уменьшая одновременно величину каждой ступени, можно получить модель, которая будет подчиняться всем законам постоянного тока. Учитывая условие, при котором расчетные схемы становятся аналогичными по выходным параметрам, решим совместно уравнение (3''+4'') приравняв получим:

Заметим, в этих формулах, все параметры в рассматриваемых схемах замещения легко измеряются приборами [табл. 1]. При этом элементарно и наглядно определяются недостающие данные для любого режима источника в каждой ступени.

Проверка:

Пример расчета: при изменении ЭДС, установим проводимости токов в ванне равными

При этом напряжении на соответствующих сопротивлениях (r и r1 = z) является одним и тем же (рис. 2) и приведем данные прямых измерений по модели:

Таблица 1

	43.75	118.7	250	325	550
	5	10	15	18	25
	3	5	8	10	12
	4,86	4,75	3,9	3,25	3,8

По приведенным выше формулам и данным прямых измерений получаем количественное значение всех необходимых параметров:

При равенстве мощности выделяемые в источнике и токоприемнике равны для каждой ступени изменившейся ЭДС, а мощность в каждой ступени определяется соответственно произведению квадрата тока в цепи с последовательной схемой (рис. 1) на соответствующее сопротивление каждой ступени, поэтому возможна проверка энергетического баланса всего расчета.

Приведем расчет баланса по данным таблицы. (См. первую колонку в таблице).

Литература:

1. Поливанов К.М. Электродинамика движущихся тел. // К.М. Поливанов:М.: Энергоиздат, 1982 – 192 с.

2. Палашов В.В. Расчет электрического тока в грунтовых и водных средах (молекулярно-кинетический подход) // В.В. Палашов – Н.Новгород, 2006 – 100 с.

Код для цитирования: Скопировать