طراحی حفاظت کاتدی سیستم اعمال جریان : تعیین مقاومت مدار

اولین قدم در طراحی سیستم‌های حفاظت کاتدی از نوع اعمال جریان تعیین مقدار جریان کل مورد نیاز برای حفاظت می‌باشد. تعیین این جریان، ظرفیت خروجی جریان دستگاه یکسو کننده را مشخص خواهد نمود. دوّمین قدم، تعیین پتانسیل محرکه لازم می‌باشد. به محض آن که خروجی جریان دستگاه یکسو کننده مشخص گردید می‌توان پتانسیل محرکه لازم را با استفاده از مقاومت کل مدار و ولتاژ برگشتی تعیین نمود. ولتاژی برگشتی ولتاژی است که بین آندها و سازه و در خلاف جهت ولتاژ اعمالی وجود دارد. مقدار آن برای آندهای بستر آندی با پشت‌بند کربنی، معمولاً ۲ ولت است.

در مناطقی که خاک دارای ترکیب غیرمعقول است، این امکان وجود دارد که ولتاژ برگشتی بیشتری را نشان دهند اما به ‌منظور طراحی معمولاً از همان ۲ ولت استفاده می‌شود مگر آن که آزمایش‌ها در یک ناحیه خاص شرایط دیگری را حکم کنند. در عمل، ولتاژ برگشتی در یک بستر آندی در حال فعالیت، به وسیله اندازه‌گیری ولتاژ مابین بستر و سازی (در بین پایانه‌های مثبت و منفی یکسو کننده) بلافاصله پس‌ از خاموش کردن یکسو کننده، اندازه‌گیری می‌شود. اگر ولتاژ برگشتی ۲ ولت باشد، این به آن معنی است که پیش ‌از آن که جریان بتواند در بستر آندی جریان یابد، ۲ ولت ولتاژ از یکسو کننده برای غلبه بر ولتاژ برگشتی مورد نیاز خواهد بود. مدار معادل در شکل زیر نشان ‌داده ‌شده است. در اکثر سیستم‌های اعمال جریان مهم‌ترین عامل در تعیین مقاومت کل مدار، عامل مقاومت آند نسبت‌ به الکترولیت است.

مقاومت آند نسبت ‌به الکترولیت

این مقاومت که به مقاومت بستر آند نیز معروف است در واقع بزرگ‌ترین مقاومت در مدار سیستم حفاظت کاتدی اعمال جریان می‌باشد.

اثر مقاومت آند نسبت ‌به الکترولیت در طراحی سیستم حفاظت کاتدی و عملکرد آن

همان‌ طور که در شکل  زیر نشان‌ داده‌ شده است. مقاومت آند نسبت‌ به الکترولیت اگر پایین باشد می‌تواند به‌ عنوان مهم‌ترین عامل برای تعیین پتانسیل محرکه مورد نیاز و به‌ دنبال آن برای تعیین جریان لازم برای حفاظت در یک سیستم حفاظت کاتدی فعال به حساب آید. مقاومت آند نسبت ‌به الکترولیت بر اساس اندازه و تعداد آندها در محدوده وسیعی تغییر می‌کند.

از دیدگاه اقتصادی بسیار مطلوب است که مقاومت آند نسبت ‌به الکترولیت در پایین‌ترین مقدار قرار داشته باشد. زیرا در این‌ صورت با کاهش یافتن ولتاژ دستگاه یکسو کننده، هزینه‌های انرژی سیستم حفاظت کاتدی کاهش می‌یابد. این کاهش ولتاژ خروجی یکسو کننده همچنین باعث بالا رفتن دوام و پایداری اجزاء دیگر سیستم همچون عایق کابل‌ها و اتصالات می‌شود. به‌ طور کلی اگر مقاومت بستر آند کمتر از ۲ اهم باشد بسیار مطلوب است.

محاسبه مقاومت آند نسبت به الکترولیت

مقاومت آند نسبت‌ به الکترولیت بر اساس نوع، اندازه، شکل، چگونگی قرار گرفتن مجموعه آندها و همچنین مقدار مقاومت مخصوص خاک قابل‌ محاسبه می‌باشد. البته نوع، اندازه و شکل آندها انتخاب می‌شود. سپس مقاومت یک آند تک محاسبه می‌شود. سپس اثر آندهای چندتایی مشخص می‌شود. از آنجا که مقاومت مخصوص واقعی محیط یک نواخت نیست و یا ممکن است تحت تأثیر تغییرات فصلی تغییر یابد، بنابراین مقاومت آند به الکترولیت به‌ صورت تقریبی محاسبه می‌شود.

در نتیجه پتانسیل محرکه واقعی مورد نیاز با آنچه که بر اساس مقدار تقریبی مقاومت آند به الکترولیت به دست می‌آید متفاوت خواهد بود، بنابراین باید پتانسیل محرکه سیستم بعد از نصب تنظیم شود تا مقدار جریان مورد نیاز حاصل شود. از آنجا که پتانسیل‌های سازه نسبت‌ به الکترولیت، مقاومت مخصوص محیط و مقاومت بستر آند در مدار حفاظت کاتدی متغیر می‌کنند بنابراین سیستم حفاظت کاتدی نیازمند تنظیم‌های ادواری است.

طراحی حفاظت کاتدی سیستم اعمال جریان : فرمول‌های اساسی

برای تعیین مقاومت آند به الکترولیت از فرمول‌های دی وایت که برای یک تک آند استوانه‌ای به‌ دست‌ آمده است، استفاده می‌شود. این فرمول برای آندها با وضعیت قرار گرفتن عمودی به شرح زیر است.

فرمول برای آندها با وضعیت گرفتن افقی به شرح زیر است.

که در آن:

R_V: مقاومت آند نسبت ‌به الکترولیت برای یک تک آند عمودی نسبت ‌به الکترود مرجع دور بر حسب اهم

S: دو برابر عمق دفن آند بر حسب فوت

R_h: مقاومت آند نسبت ‌به الکترولیت برای یک آند تک افقی نسبت ‌به الکترود مرجع دور بر حسب اهم

P: مقاومت مخصوص الکترولیت بر حسب اهم – سانتیمتر در عمق دفن آند

L: طول آند یا طول ستون پشت‌بند اگر از پشت‌بند استفاده ‌شده باشد بر حسب فوت

d: قطر مؤثر آند یا ستون پشت‌بند بر حسب فوت

فرمول‌های ساده ‌شده برای وضعیت‌های خاص

برای اکثر موارد، فرمول دی وایت با حذف عواملی که دارای مقادیر جزئی هستند قابل ساده شدن می‌باشد. بعضی از این فرمول‌های ساده‌ شده . علاوه‌ ‌بر آن فرمول‌ها از فرمول‌های ساده ‌شده زیر نیز می‌توان استفاده نمود:

1) مقاومت تک آند عمودی

که در آن:

R_V: مقاومت آند به الکترولیت برای یک آند عمودی تک نسبت به الکترود مرجع دور بر حسب اهم

P: مقاومت مخصوص الکترولیت بر حسب اهم – سانتیمتر در عمق دفن آند

L: طول آند بر حسب فوت یا طول ستون پشت‌بند اگر پشت‌بند به کار رفته باشد

k: عامل شکل آند از جدول ۸ اقتباس می‌شود

L/d: نسبت طول به قطر آند

جدول تعیین مقدار K (عامل شکل آند)

2) آندهای موازی

برای کاهش مقاومت بستر آند، از گروهی از آند‌های موازی که به یکدیگر متصل هستند استفاده می‌شود. مقاومت آندهای گروهی کمتر از مقاومت یک تک آند می‌باشد امّا مقاومت آن‌ها از مقدار مقاومتی که از طریق فرمول آندهای موازی محاسبه می‌شود بیشتر است. این به ‌خاطر وجود تعامل بین آند و محیط هر آند می‌باشد. اگر آندهای عمودی در یک ردیف به طور موازی و با فاصله یکسان قرار گیرند و به یکدیگر متصل باشند، مقاومت آن‌ها از فرمول زیر به دست می‌آید.

که در آن:

R_n: مقاومت آند نسبت‌ به الکترولیت برای آندهای عمودی که به طور موازی و با فاصله یکسان در یک ردیف قرار دارند.

n: تعداد آندها

R_V: مقاومت آند نسبت ‌به الکترولیت برای یک تک آند عمودی نسبت ‌به الکترود مرجع این دور بر حسب اهم

P_S: مقاومت مخصوص الکترولیت بر حسب اهم – سانتیمتر، اندیس S بیانگر آنست که فاصله آندها از یکدیگر S  فوت می‌باشد.

S: فاصله آندها بر حسب فوت

F: عامل موازی بودن آندها که از جدول  زیر  استخراج می‌شود.

جدول تعیین مقدار F (عامل موازی بودن آندها)

اگر آندها در چند ردیف قرار داشته باشند به‌ طوری‌ ‌که فاصله بین هر ردیف بیش ‌از ۴ برابر فاصله بین آندها از یکدیگر در هر ردیف باشد در این‌ صورت از فرمول زیر استفاده می‌شود.

3) فرمول مخصوص برای مخازن آب

برای حفاظت مخازن آب که آندها در آن معمولاً در مسیری مدّور قرار گرفته‌اند از فرمول مخصوص برای محاسبه مقاومت آند به الکترولیت استفاده می‌شود. در صورتی ‌که فقط از یک تک آند استوانه‌ای استفاده شده باشد فرمول به صورت زیر است:

که در آن:

R: مقاومت آند به الکترولیت بر حسب اهم

P: مقاومت مخزن آب بر حسب اهم – سانتیمتر

L: طول تک آند بر حسب فوت (از پشت‌بند استفاده نمی‌شود)

D/d: نسبت قطر مخزن به قطر آند (هر دو باید بر حسب یک واحد باشند)

آندها معمولاً بر روی یک مسیر مدّور در داخل مخزن قرار گرفته‌اند شعاع بهینه این دایره از فرمول زیر محاسبه می‌شود.

که در آن:

r: شعاع دایره‌ای که آندها بر روی آن قرار دارند (بر حسب فوت)

D: قطر مخزن بر حسب فوت

N: تعداد آندها

اگر از ۴ آند یا بیشتر بر روی مسیر دایره‌ای در داخل مخزن استفاده شود برای محاسبه مقاومت آندها از فرمول زیر استفاده می‌شود.

که در آن:

a: حاصلضرب فاکتور قطر معادل (که از جدول ۱۰ زیر به دست می‌آید) در شعاع بهینه دایره آند‌ها (که در قسمت بالا محاسبه گردید)

 

اندازه‌گیری میدانی

محاسبات بالا مقدار تقریبی مقاومت آن نسبت ‌به الکترولیت را در شرایط واقعی ارائه می‌نمایند. گر چه از این محاسبات برای طراحی سیستم استفاده می‌شود امّا اگر محیط به‌ طور کامل شناخته‌ شده باشد، مقدار واقعی مقاومت آند نسبت‌ به الکترولیت با مقدار محاسبه ‌شده توسط محاسبات بالا متفاوت خواهد بود که این امر سبب می‌شود تا سیستم نیازمند به تنظیم‌های بعدی باشد. مقدار واقعی مقاومت آند نسبت به الکترولیت توسط اندازه‌ گیری‌های میدانی به شرح ذیل قابل حصول است.

1)  روش اندازه‌گیری بر اساس وضعیت آند

در این روش، آندها بر اساس آنچه طراحی شده‌اند نصب می‌شوند. سپس مقاومت واقعی بین آند یا بستر آند و سازه تحت حفاظت اندازه‌گیری می‌شود. این اندازه‌گیری شامل مقاومت آند نسبت ‌به الکترولیت و مقاومت سازه نسبت‌ به الکترولیت است و از آن می‌توان برای تعیین پتانسیل محرکه لازم استفاده نمود. بر اساس آن نیز می‌توان منبع تغذیه مناسب و سفارش داد. این در واقع از دقیق‌ترین روش جهت تعیین ظرفیت مورد نیاز برای منبع تغذیه به حساب می‌آید.

2) روش اندازه‌گیری بر اساس وضعیت منبع تغذیه

در این روش، منبع تغذیه براساس محاسبات مقاومت مدار سفارش داده ‌شده و پس ‌از نصب به سازه متصل می‌شود. آندها مطابق طرح نصب می‌شوند، اما در هر بار یک آند نصب می‌شود. مقاومت کل مدار براساس جریان خروجی و ولتاژ خروجی منبع تغذیه محاسبه می‌شود. اگر به ‌منظور رسیدن به مقاومت مناسب آند به الکترولیت به آندهای اضافی نیاز باشد در همان زمان آن آندها باید نصب شوند زیرا وسایل و امکانات کندن زمین و نصب در محل فراهم است و در نتیجه هزینه‌های مربوط به اضافه کردن آندها پایین خواهد بود.

اثر پشت‌بند

استفاده از پشت‌بند خیلی مهم است. معمولاً آندهای سیستم اعمال جریان در داخل پشت‌بند قرار داده می‌شوند. فواید استفاده از پشت‌بند عبارتند از:

• کاهش مقاومت آند نسبت‌ به الکترولیت
• افزایش میزان خلل و فرج در اطراف آند در نتیجه گازهای حاصل از واکنش‌ها به راحتی از اطراف آند خارج می‌شوند.
• کاهش اثرات پلاریزاسیون و کاهش انحلال موضعی آند. تحت شرایط مناسب، مقاومت آند نسبت‌ به الکترولیت را می‌توان با استفاده از پشت‌بند به نصف کاهش داد. در محیط‌های با مقاومت مخصوص بسیار کم همچون آب دریا، می‌توان آندهایی چون گرافیت و چدن پر سیلیسیم را بدون استفاده از پشت‌بند استفاده نمود. به غیر از این چنین حالت‌ها، در بقیه موارد معمولاً باید برای آندهای سیستم اعمال جریان از پشت‌بند استفاده کرد. در محیط‌های با مقاومت مخصوص بالا که استفاده از پشت‌بند غیر عملی است، آندهای گرافیتی نباید استفاده شود. آندهای چدنی پر سیلیسیم کروم دار را می‌توان با و بدون پشت‌بند در اکثر موارد استفاده نمود. هزینه استفاده از پشت‌بند براساس مطالعات اقتصادی باید چندین آنالیز گردد که استفاده از آن کاهش انرژی و کاهش تعداد آندهای مورد نیاز را به دنبال دارد. اگر مقاومت مخصوص پشت‌بند کمتر از یک دهم مقاومت مخصوص خاک باشد افت ولتاژ از داخل پشت‌بند قابل صرف‌ نظر کردن می‌شود.

بنابراین، قطر مؤثر آند عبارت از قطر پشت‌بند است و نباید برای آن قطر، خود آند در نظر گرفته شود. بنابراین براساس فرمول‌های مربوط به محاسبه مقاومت آند به الکترولیت این امر منجر به کاهش قابل ملاحظه در مقاومت آند به الکترولیت می‌شود و به‌ دنبال آن، تعداد آندهای مورد نیاز همچنین پتانسیل محرکه مورد نیاز نیز کاهش می‌یابد. پشت‌بند برای آندهای سیستم اعمال جریان مواد کربنی بوده که از چندین منبع تولید می‌شود. این مواد می‌توانند از ذرات کک، تکه‌های گرافیتی یا خرده‌های کروی کک مواد نفتی باشند.

تجربیات نشان داده ‌است که ذرات کروی کک مواد نفتی دارای مزایای بسیاری در مقایسه با ذرات کک حاصل از ذغال‌ سنگ می‌باشد. از مشخصات مطابق با استاندارد لرسکو DW – 2 یا معادل آن برای آندهای سطحی و از مشخصات مطابق با استاندارد لرسکو DW – 3 یا معادل آن برای آندهای چاه عمیق باید استفاده شود. از آنجا که پشت بندها باید دارای خلل و فرجی مناسب باشند، بنابراین استفاده از ذرات کروی کک مواد نفتی به دلیل توانایی آن در ایجاد خلل و فرجی مناسب از بهترین ماده برای استفاده در پشت بندها محسوب می‌شوند. بنابراین به دلیل وجود این خاصیت مهم، قیمت بالای آن به‌ ویژه در مورد آندهای چاه عمیق قابل ‌توجیه است.

در مناطقی که خاک در آن مناطق بسیار مرطوب یا شل می‌باشد مانند باطلاق‌ها، در آنجا امکان استفاده از مواد پشت‌بند ممکن نیست. در این مناطق باید از پشت‌ بندهایی که داخل استوانه‌های فلزی در اطراف آند ریخته ‌شده است استفاده شود. البته باید توجه نمود که قیمت این نوع پشت بندهای آماده‌ شده گران‌تر می‌باشد.

آندهایی که در داخل استوانه‌های فلزی به‌ همراه پشت‌بند آماده شده‌اند در مقایسه با آندهایی که در محل نصب می‌شوند و سپس در اطراف آن‌ها پشت‌بند ریخته می‌شوند از سهولت نصب بیشتری برخوردارند. قابل ‌ذکر است که استوانه‌های فلزی که در آن‌ها آند و پشت‌بند قرار داده شده‌اند، پس‌ از نصب شدن در زمین به‌ سرعت خورده می‌شوند. آندهای از قبل بسته‌بندی‌ شده علاوه ‌بر دارا بودن قیمت بالا دارای معایب زیر نیز می‌باشند:

• به دلیل سنگین بودن دارای سهولت لازم برای حمل‌ و نقل و انجام عملیات نمی‌باشند.
• احتمال ایجاد حفرات در داخل پشت بندها در حین حمل‌ و نقل و نصب بسیار بالا است.
• محل اتصال بین آند و کابل در داخل بسته‌بندی پنهان و مخفی است، بنابراین انجام بازرسی‌ها بر روی آن بسیار مشکل است.

انتخاب بین آند‌های بسته‌بندی و آندهای باز براساس شرایط محیطی و مسائل اقتصادی انجام می‌شود. معمولاً صرفاً در مواقعی که شرایط خاک ناپایدار است از آندهای بسته‌بندی‌ شده استفاده می‌شود. در این نوع خاک‌ها گودال‌هایی که برای نصب آندها کند شده‌اند فروکش می‌کنند و در آن استفاده از آندهای باز امکان‌پذیر نیست.

طراحی حفاظت کاتدی سیستم اعمال جریان : مقاومت سازه نسبت به الکترولیت

مقاومت سازه نسبت به الکترولیت معمولاً در طراحی سیستم‌های حفاظت کاتدی به روش اعمال جریان لحاظ نمی‌گردد زیرا مقدار آن معمولاً در مقایسه با مقاومت آند به الکترولیت بسیار کوچک می‌باشد. هنگامی‌ که مقاومت کل مدار اندازه‌گیری می‌شود، این مقاومت کل معمولاً شامل مقاومت سازه به الکترولیت نیز می‌باشد.

مقاومت کابل رابط

مقاومت کابل رابط براساس ابعاد کابل تعیین می‌شود. چگونگی انتخاب کابل رابط با ابعاد مناسب

مقاومت اتصالات

محل‌های اتصالات در سیستم حفاظت کاتدی از نوع اعمال جریان به‌ عنوان محل‌های ایجاد کننده مقاومت در سیستم محسوب می‌شود و همچنین در این محل‌ها امکان وقوع آسیب و صدمات در سیستم بسیار بالا است. اولاً باید سعی شود تا تعداد این محل‌ها به حداقل مقدار ممکن کاهش یابد ثالثاً باید در این محل‌ها مراحل انجام اتصالات، عایق‌ کاری، بازرسی و نصب با دقت کافی صورت پذیرد. کابل مثبت کابلی است که از قطب مثبت منبع جریان به آندها وصل شده است.

حال اگر محل‌های اتصالات این کابل آسیب ببیند و فلز کابل در تماس مستقیم با الکترولیت قرار گیرد به شدت دچار خوردگی و انهدام خواهد شد. بنابراین تعداد اتصالات و محل‌های اتصالات باید در مرحله طراحی به‌ طور اصولی تعیین شود و هرگز نباید این محل‌ها و تعداد آن‌ها را به‌ طور کاملاً اتفاقی و پیش‌بینی‌ نشده در هنگام نصب و اجراء تعیین نمود.

تعیین نوع و ظرفیت منبع تغذیه

میزان ولتاژ و جریان منبع تغذیه براساس قانون اهم و بر حسب میزان جریان مورد نیاز برای حفاظت سازه و محاسب مقاومت کل مدار تعیین می‌شود. البته با توجه به فرسوده شدن یکسو کننده و برای تضمین تأمین جریان و ولتاژ مورد نیاز برای آینده از ضریب 5/1نیز استفاده می‌شود.

انتخاب نوع منبع تغذیه

هر منبع تغذیه که دارای محدوده مناسب ولتاژ و جریان باشد می‌تواند به‌ عنوان منبع تغذیه برای سیستم حفاظت کاتدی اعمال جریان مورد استفاده قرار گیرد. انتخاب منبع تغذیه بستگی به شرایط محلّی در موقعیت نصب سیستم حفاظت کاتدی دارد. از پارامترهای مهم دیگر این انتخاب می‌توان به هزینه‌های مربوط به خریداری دستگاه، نگهداری دستگاه، در دسترس بودن جریان متناوب AC اشاره نمود.

یکسو کننده‌ها

یکسو کننده رایج‌ترین دستگاه منبع تغذیه است که در سیستم‌های حفاظت کاتدی اعمال جریان از آن‌ها استفاده می‌شود. یکسو کننده‌ها در محدوده وسیعی از نوع و ظرفیت که به ‌صورت خاص برای استفاده در سیستم‌های حفاظت کاتدی طراحی و ساخته شده‌اند موجود می‌باشند. رایج‌ترین و عادی‌ترین نوع یکسو کننده یک مبدل کاهنده قابل تنظیم شامل یونیت‌های یکسو کننده کنندگی، اندازه‌گیرها، عامل قطع مدار، جرقه‌گیر، شنت‌های اندازه‌گیری جریان، گیج‌های تنظیم مبدل است که همگی در داخل یک محفظه قرار دارند.

ژنراتورهای ترموالکتریک

این منابع جریان به‌ طور مستقیم حرارت را به جریان الکتریسیته مستقیم تبدیل می‌کنند. این عمل توسط یک سری از ترموکوپل‌ها انجام می‌شود. این ترموکوپل‌ها از یک سر توسط حرارت حاصل از اشتعال سوخت‌های فسیلی گرم می‌شود و از سر دیگر معمولاً توسط یک سری از پره‌های خنک‌ ‌کننده، می‌شوند. ژنراتورهای ترموالکتریک از آنجا که معمولاً دارای قطعات متحرک نمی‌باشند کاملاً قابل‌ اعتماد و مطمئن هستند بنابراین تنها برای انجام حفاظت کاتدی در نقاط دور استفاده افتاده که در آنجا جریان برق قابل دسترس نبوده ولی در آنجا سوخت کافی در دسترس است قابله استفاده می‌باشند. در مجموع، کاربرد عمده این ژنراتورها برای حفاظت کاتدی خطوط لوله فولادی حامل سوخت در نقاط دور دست می‌باشد.

پیل‌های خورشیدی

پیل‌های خورشیدی نور خورشید را مستقیماً به جریان برق مستقیم تبدیل می‌کنند. هزینه تولید این برق بالا است امّا با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته می‌توان این هزینه را نیز کاهش داد. این پیل‌ها برای حفاظت کاتدی خطوط لوله در نقاط بسیار دور دست که در آنجا نه جریان برق و نه سوخت در دسترس است استفاده می‌شود. به‌ منظور آن که در این پیل‌های خورشیدی به‌ طور پیوسته جریان برق فراهم باشد باید این پیل‌ها در سیستم‌هایی استفاده شوند که در آن سیستم‌ها به‌ محض وجود نور خورشید جریان برق تولید و در باطری‌های قابل شارژ ذخیره شوند. بنابراین به‌ محض آن که نور خورشید دریافت نشود، آن باطری‌ها جریان مورد نیاز را تأمین می‌نمایند.

باطری‌ها

هنگامی که میزان جریان لازم برای حفاظت کم باشد، از باطری‌های زخمی کننده برای حفاظت کاتدی سازه با روش اعمال جریان در نقاط دور دست استفاده می‌شود. این باطری‌ها باید به‌ طور متناوب شارژ شده و به‌ خوبی نگهداری شوند.

ژنراتورها

از ژنراتورهای موتوری یا بادی نیز برای تولید جریان برق مستقیم برای حفاظت کاتدی با روش اعمال جریان سازه‌های موجود در نقاط دور افتاده که در آنجا جریان متناوب وجود ندارد، می‌توان استفاده نمود.

انتخاب نوع یکسو کننده

انتخاب نوع یکسو کننده برای حفاظت کاتدی به ‌روش اعمال جریان باید بر اساس جریان مورد نیاز برای حفاظت سازه و شرایط محیطی محل انجام پذیرد. بر این اساس، یکسو کننده‌های مختلف موجود می‌باشند.

  مواد یکسو کننده

شکل  زیر جزئیات مدار یک یکسو استاندارد از نوع تک‌ فاز را نشان می‌دهد. در این شکل همچنین سوئیچ بیرونی و وسیله حفاظت مدار نیز نشان داده شده ‌است. قابل ذکر است که وجود این دو مورد اخیر برای این نوع یکسو کننده اجباری است.

اجزای مبدل

مبدل وسیله‌ایست که ولتاژ جریان متناوب ورودی را به ولتاژ جریان متناوب مورد نیاز برای انجام عملیات اجزای یکسو کننده تبدیل می‌کند. در اکثر یکسو کننده‌های حفاظت کاتدی در سیستم اعمال جریان، ولتاژ خروجی از سیم پیچ‌های ثانویه را می‌توان از طریق تغییر دادن تعداد سیم پیچ‌های مؤثر در سیستم تغییر داد. این کار معمولاً به کمک نصب و تعبیه تکمه‌های تنظیم میّسر می‌گردد. معمولاً دو نوع تکمه تنظیم در این سیستم‌ها وجود دارد. یکی از این تکمه‌ها برای تنظیم عادی و دیگری برای تنظیم بسیار دقیق است. از طریق بازی کردن با این تکمه‌های تنظیم، ولتاژ باید طوری تنظیم شود تا ولتاژ یکسو کننده از صفر تا بالاترین حد ولتاژ تعیین‌ شده تغییر کند.

اجزاء تشکیل‌ دهنده یکسو کننده

جریان متناوب حاصل از سیم‌ پیچ‌های ثانویه مبدل توسط اجزاء یکسو کننده به جریان مستقیم تبدیل می‌شود این اجزاء که عمدتاً به‌ صورت صفحه یا دیود هستند در چندین شکل موجود می‌باشند. معمولی‌ترین نوع آن‌ها عبارت از صفحات سلنیمی یا دیود سیلیسیمی می‌باشد. هر یک از این دو دارای مزایا و معایبی می‌باشد. معمولی‌ترین شکل اجزاء یکسو کننده عبارت از پل تک‌ فاز، شیر یا والو مرکزی تک‌ فاز، پل سه ‌فاز و شیر یا والو مرکزی سه‌ فاز می‌باشند جزئیات مربوط به این نوع اجزاء یکسو کننده. اجزاء یکسو کننده، جریان را فقط از یک‌ سو عبور داده و یک جریان مستقیم به وجود می‌آورند.

اجزاء یکسو کننده همچنین مقدار خیلی کمی از جریان متناوب را نیز عبور می‌دهند. البته این مورد اخیر غیر مطلوب بوده و باید مقدار عبور آن به میزان بسیار کم کاهش داده شود قابل‌ ذکر است که یکسو کننده‌ها هیچ ‌گاه با راندمان ۱۰۰ درصد جریان متناوب را جریان مستقیم، تبدیل نمی‌کنند. این عمدتاً به‌ خاطر خواص ذاتی اجزاء یکسو کننده و جریان متناوب می‌باشد که منجر به گرم شدن اجزاء یکسو کننده و در نتیجه کاهش راندمان یکسو کنندگی آن‌ها می‌گردد. البته اجزاء سیلیسیمی نسبت ‌به اجزاء سلنیمی دارای راندمان تبدیل بالاتری می‌باشند %

بازدیدها: 186