阴保设备培训资料

第七节阴保设备

PS-1LC恒电位仪

1 概述

1.1前言

PS－1LC恒电位仪是采用国际标准设计的新一代产品，符合中华人民共和国石油天

然气行业标准SY/T0036－99和企标Q/MDEC020-2002（等效采用GB/T3859.1）的要求，产品的技术指标和品质得到了有效的保证。PS－1LC恒电位仪广泛应用于对土壤、海水、化工等介质中的管道、电缆、码头、贮罐、舰船、冷却器等金属构筑物实施外加电流阴极

保护。通过PS－1LC恒电位仪的配套产品CBZ－3阴极保护控制台，还可实现数据远传

和仪器的远控功能，达到智能化管理的目的。

1.2仪器的特点

1.2.1数字显示输出电压、输出电流、控制电位和保护电位值。

1.2.2机上装有假负载，便于仪器自检和维修。

1.2.3仪器具有软起动、防雷击余波、抗50Hz工频干扰，以及限流、误差报警等功能。

1.2.4仪器具有运行状态自动切换功能，当无法进行恒电位控制时（如参比电极回路开

路），恒电位仪会自动从恒电位工作状态切换到恒电流工作状态，并恒定在预先设定的电

流值上。

2主要技术指标

2.1使用环境：温度：－15℃～45℃

相对湿度：20%～90%

气压：60～106KPa

2.2输出电压：额定输出电压分10V、15V 、30V、40V、54V、60V等规格，输出电压

在额定输出电压的 1 %～100％范围内可调。

2.3输出电流：额定输出电流分10A、15A、20A、25A、30A、35A、40A、50A等规格，输出电流在额定输出电流的 1 %～100%范围内可调。

2.4恒电位范围：－300mV～－3000mV

2.5恒电位精度：优于±5mV

2.6恒电流精度：优于±2%

2.7流经参比电流：≤3μA

2.8误差报警：±30mV～±100mV之间

2.9抗50Hz干扰：≤AC30V

2.10纹波系数：≤5%

2.11电源：单相AC220±10%50Hz±5%

3基本工作原理

3.1原理方框图：

3.2恒电位仪基本工作原理

当仪器处于“自动”工作状态时，给定信号（控制信号）和经阻抗变换器隔离后的参比信号一起送入比较放大器，经高精度、高稳定性的比较放大器比较放大，输出误差控制信号，将此信号送入移相触发器，移相触发器根据该信号的大小，自动调节脉冲的移相时间，通过脉冲变压器输出触发脉冲调整极化回路中可控硅的导通角，改变输出电压、电流的大小，使保护电位等于设定的给定电位，从而实现恒电位保护。

3.3运行状态的转换

当仪器工作在恒电位状态而因参比失效或其它故障致使仪器不能实现恒电位控制时，

经一定时间延迟后，仪器确认采集到的信号实属恒电位失控的误差信号，就将自动转换为

恒电流工作状态。恒电流给定信号和经阻抗变换后输出电流取样信号一起送入比较放大器，

比较放大器输出误差控制信号通过移相触发器调整可控硅的导通角的大小使仪器的输出电

流恒定在预先设定的电流值上。

3.4仪器电气原理（参看电原理图）

本仪器主要由三部分组成，一是极化电源用以输出破坏被保护体的腐蚀电池的保护电

流。二是自动控制部分，使保护体达到最佳保护电位。三是辅助电路使仪器方便管理，现

将各部份原理分述如下：

3.5.1 极化电源：将交流电源变成所需大小的直流保护电流。交流电源经L1、L2、C16防雷环节后，由K A万能转换开关及BX1输入保险丝送到极化电源变压器的原边。由B2极化电源变压器变压到各额定的规格。

由SCR1、SCR2、D8、D9组成半控桥式整流，将交流电变成脉动直流电。

由ZL1、ZL2、C17、C18组成滤波电路，将脉动直流电变成平滑直流电。

BX2为输出保险丝，C20、C21、G1、G2、L3、L4为输出防雷环节。G1、G2为放电管。

FL1为电流表采样用分流器（该分流器也同时作为过流保护采样）。该分流器当通过

额定电流值时为300mV采样信号，因此，可直接送入灵敏度2V的数字电压表，显示仪

器的输出电流。R43、W7、C19组成电压采样信号，其采样信号送入灵敏度为2V的数字电压表。

万能转换开关当仪器工作在自检状态时，为KA1、KA2接通，KA3、KA4开路；KA5、KA6接通，KA7、KA8实际电路为直接短接，所以，自检时要先脱开现场的阳极线。

万能转换开关当仪器工作在输出状态时，为KA1、KA2开路。KA3、KA4接通；KA5、KA6开路。

3.5.2 控制电路

a.移相触发器：根据比较放大器输出的控制电压大小，调整触发脉冲产生的时间

（即移相），控制可控硅的导通角。

由D5、R27、R28、R29、R30、IC8、R31、BG2、D6组成触发同步电路。与极化电源同

相的交流同步电压经D5 整流后变成100周半波，经R27、R28分压后得V1送到IC8的3脚，

－15V电压经R29、R30分压后得V2送到IC8的2脚，当V2大于V1时，IC输出负电压，

当V2小于V1时，IC输出正电压，使BG2饱和导通，C10上的电量经D6、BG2放电。

由BG3、BG4组成R的可变电阻，它们与C10构成RC时间常数。BG3基极电位正移，则BG3集电极电位下降，对BG4（PNP 管）I b加大，BG27的I C加大（即内阻变小），向C10充电加快，BG5提前达到峰点电压放电，脉冲前移，使主电路可控硅导通角加大，输

出平均电压加大。

由R38、BG6、R39、C11、B1组成脉冲功率放大。工作过程：当无脉冲时，BG6截止，+15V经R39对C11充电，由于R39、C11时间常数小，C11很快充上近15V电压。当脉冲加

到BG6基数时，BG6饱和导通，C11通过BG6、B1急速放电，在B1次级感应得到的脉冲经

D7加到SCR1、2控制极。

在手动状态时，加到BG3基极的控制电压由W8取得。

b.差动比较放大器

将参比电位与控制信号进行比较，对误差信号进行放大，输出与误差大小成比例的控

制电压。

差动放大器由IC1完成，IC1接成开环状态，通过C1、C2的反馈，一方面可以消除交

流干扰，一方面降低频率响应。本电路增益极高。

由R1、R2、W1、DW1组成控制电位采样环节。DW1为温度自动补偿稳压管，保证了

控制电位基准的低漂移。

为保证参比信号输入的高阻抗，并滤除50Hz工频干扰，由IC9进行阻抗变换，由R40、R41、Ｒ42、C12、C13、C14、C15组成抗干扰环节。

IC9接成跟随器形式，从理论上讲，其输入阻抗将接近100M。由于输入端有RC滤波器，所以电路的输入阻抗为C12～C15的漏电阻的并联值。

3.5.3 辅助电路

a.稳压电源

其任务是为控制电路及面板表提供电源。

D11~D14、D17、D19、D21组成整流电路，提供各组稳压器的输入端电压。

控制电路±15V的稳压电源由IC10、IC11提供，其型号分别为7815、7915，均为三端

集成稳压电路。