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恒电位仪
1 恒电位仪概述
PS-3F多路恒电位仪可应用于土壤、海水、淡水、化工介质中的金属构筑物或设备的外加电流阴极保护，主要应用于站场等区域性外加电流阴极保护，其技术性能指标先进，可靠性高，使用寿命长。
PS-3F多路恒电位仪为多路独立电流输出设备，每路输出电流可独立调节，不互相影响。每路均可实现恒电位控制、恒电流控制，每路还有手动调节、通断电测试（通n秒、断m秒）的运行模式；仪器具有过流保护、防雷保护、抗交流干扰功能。
1.1主要技术指标
4.1.1 环境条件
l 工作温度：－15℃～＋45℃；
l 储存环境温度：－40℃～＋55℃；
l 相对湿度：20％～90％RH；
l 大气压力：86KPa～106Kpa。
1.1.2 使用电源：交流三相 AC380V±10％ 　50Hz±5％。
1.1.3 安全要求
l 绝缘电阻：仪器的电源进线相对机壳的绝缘电阻不小于10MΩ。
l 抗电强度：仪器的电源进线对机壳能承受1500V（有效值），50Hz的试验电压，历时1min不出现闪络和击穿。
1.1.4 仪器额定输出电压和输出电流
每路输出电压的可调范围不窄于1%至额定输出电压；输出电流的可调范围不窄于1%至额定输出电流。
1.1.5软启动：每路都具有软启动功能；开机时，输出电流缓漫增加，直至达到预控值，无冲击电流现象。
1.1.6 纹波系数：仪器每路工作在额定输出状态时，其负载纹波系数不大于10％。
1.1.7 运行模式
仪器每路都具有手动调节运行模式、恒电位运行模式、恒电流运行模式。
1.1.7.1 手动调节运行模式：手动连续可调。
1.1.7.2 恒电位运行模式：
l 恒电位控制范围：可在0mV～－3000mV范围内连续可调。
l 恒电位精度：小于5mV。
l 电源输入特性：电网电压在±10％范围内变化，保护电位值的变化小于5mV。
l 保护电位漂移：仪器在额定状态下连续工作24h，保护电位值变化不大于5mV。　
l 负载特性：当负载变化时（最小值不小于1/3RdN），保护电位值的变化小于5mV，RdN为额定负载电阻。
4.1.7.3 恒电流运行模式：
l 可开关选择至恒电流工作状态；或在恒电位运行时，当参比电极失效或仪器内部自控线路损坏等原因使仪器不能恒电位时，仪器自动切换至恒电流工作状态。
l 可手动调节输出的恒电流值。
l 恒电流设定范围：恒电流方式工作时，控制电流可在1%～100% 额定输出的范围内连续可调。
l 恒流精度优于2﹪
1.1.8 参比输入阻抗： 输入阻抗大于1MΩ。
1.1.9 电位误差报警功能：保护电位偏离控制电位30mV～100mV时，仪器能声光报警。
1.1.10 过流保护
l 当输出电流为102％～110％额定输出电流值时，仪器自动进入限流工作状态，并发出声光报警。
l 在电源输入端和输出端装有熔断器，当出现输出过载或短路时，切断电源。
1.1.11 断电测试功能
通过键盘选择，使仪器进入间歇供电测试状态，通n秒、断m秒,通断时间可设置。在测试期内，输出电流中断时不报警，从断转通状态时不出现电流冲击现象。
1.1.12 测量功能
l 每路配有液晶显示器，可同时测量各路输出电流、各路保护电位、各路控制电位、各路输出电压，可显示设备运行状态。
l 可监测交流输入电压。
1.1.13 防雷保护
l 仪器的输入、输出端应安装有锯齿型火花隙、压敏电阻浪涌吸收器和稳压二极管限幅器三级雷电泄放系统，并符合IEC1024的规定。
l 阳极线、阴极线之间：限幅电压为：100～150V；过压通流容量10KA（8/20μS），漏电流≤20mA。阳极线、零位线之间：限幅电压为：100～150V；过压通流容量10KA（8/20μS）；漏电流≤20mA。参比、零位线之间：限幅电压为5V；过压通流容量54A（10/1000μS）；漏电流小于0.3μA（3V）。
l 在仪器输出阳极、阴极端（相对接地端）能承受幅度15kV、脉冲宽度25μS、重复周期1～5S、时间1min的模拟感应雷的冲击。
1.1.14 参比信号抗干扰能力
l 抗交流干扰特性：在“参比电极”端子与“零位接阴”端子之间加入50Hz、30V干扰电压，保护电位值的变化不大于5mV。
l 抗瞬间干扰： 参比输入端瞬间承受1000V过电压后，仪器仍能正常工作。
1.1.15 自检：仪器具备自检功能，便于判断故障原因。
2 工作原理
2.1 恒电位、恒电流基本工作原理
当仪器处于“自动”工作状态时，机内给定信号（控制信号）和经阻抗变换器隔离后的参比信号或电流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，使保护电位或输出电流等于设定的给定电位或给定电流，从而实现恒电位或恒电流保护。
2.2 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。
2.3通断测试
当仪器处于断电测试状态时，仪器的“通断时间控制”单元自动产生通n秒，断m秒的信号通过“输出通断控制”单元控制仪器电流的间歇输出。
3系统结构及相关部件说明
4.3.1 整机示意图
PS-3F多路恒电位仪外形图见图1。

1000
600
2100
100
PS-3F

图1
说明：
l 机柜尺寸：1000mm×600mm ×2100mm；
l 多路恒电位仪的整机结构为：每一路为独立的一个小机箱，每路的主变压器、电抗器位于大机箱的底层，三相交流电源的测量为单独的一小机箱。
3.2 面板示意图及说明
l 分路机箱面板
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图2
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每一路都有各自独立的一块面板，位于该路机箱的正面，见图2。
各操作部件说明：
1、液晶显示器——显示该分路输出电压、输出电流、控制（给定）和保护电位值；
2、“电源”指示灯——该分路交流电源接通时，该灯亮；
3、“恒位”指示灯——该分路进入手动运行模式时，该灯亮；
4、“恒位”指示灯——该分路进入恒电位运行模式时，该灯亮；
5、“恒流”指示灯——该分路进入恒电流运行模式时，该灯亮；
6、“自检”指示灯——该分路进入自检运行模式时，该灯亮；
7、“断电测试”指示灯——该分路进入间歇供电测试状态，指示灯亮；
8、“故障”指示灯——仪器出现故障时，该灯亮；
9、“恒流调节”电位器——在“恒流”运行模式时，调节该电位器可改变恒电流值的大小；
10、“控制调节”电位器——在“恒位”运行模式时，调节该电位器可改变控制（给定）电位的大小；
11、“手动调节”电位器——在“手动”运行模式时，调节该电位器可手动改变该路输出电流的大小；
12、“自检”开关——按住 “自检”开关，该路进入自检状态。
13、“运行状态”选择开关——可选择该路“手动”、“自动”二种运行模式；
14、键盘——用于选择“恒位”、“恒流”、“断电测试”、“数据测量”等运行模式；
15、电源开关——该分路控制电路用交流电源开关；
l 键盘
图3
该键盘有6个按键，用于选择“恒位”、“恒流”、“断电测试”、“数据测量”等运行模式，见图3。
各操作按键说明：
“恒位”键——“运行状态”选择开关置“自动”时，按下该键，该路进入恒电位运行状态；
“恒流”键——“运行状态”选择开关置“自动”时，按下该键，该路进入恒电流运行状态；
“数据显示”键——在进行通断测试参数设置时，若要退出参数设置，回到原运行状态，按下该键即可；
“通断测试”键——按下该键，可进行通断测试参数设置，可启动该分路进入断电测试运行状态；
“↑”键——在进行通断测试参数设置时，按下该键，可增大时间参数的数值；
“↓”键——在进行通断测试参数设置时，按下该键，可减小时间参数的数值；
l 电源机箱面板
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图4
该机箱位于大机箱内中部右侧，其面板位于该路机箱的正面，见图4。
各操作部件说明：
1、交流输入电压表——显示交流电源电压值；
2、“电源测量”选择开关——可选择测量A相、B相、C相的线电压；
3、电源插座——三芯电源插座，方便维修使用。

3.3接线板示意图及说明
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图5
总接线板位于机箱前门内的下部，见图5（以6路为例）。
各接线端子及部件说明：
1、总电源开关；
2、电源防雷保护元件；
3、分路参比电极输入端子；
4、分路零位接阴输入端子；
5、分路阳极输入端子；
6、分路阴极输入端子；
7、交流电源AC380V A相输入端子；
8、交流电源AC380V B相输入端子；
9、交流电源AC380V C相输入端子；
10、交流电源AC380V零线输入端子。
11、机壳接地端子；
4 安装指南
4.1机箱安装
打开包装箱后，可利用机柜上的4个吊装用的吊环，将机柜吊至所需的位置上，建议机箱前、后50厘米内不应有其他物体，以免影响通风散热。在机箱有门一侧，应留有与机箱深度尺寸一样大的空间，以便可打开机箱门，方便使用与维修。
4.2 准备
安装前应通过阳极电缆线检测阳极床的接地电阻是否符合设计要求；通过参比电极线检测参比是否正常；检测零位接阴线是否单独从阴极保护体引线；通过阴极线和阳极线测回路电阻是否符合仪器要求；检测机壳接地的有效性；检测交流电源电压是否在允许范围内。
4.3 电缆要求
导线截面积要求：现场阴、阳极导线应采用铜芯线，其截面积的大小应保证流经导线的电流密度不大于5A/mm2；零位接阴线采用截面积不小于6mm2铜芯线；参比电极线采用截面积不小于6 mm2的铜芯线；室内电源线截面积应符合相关规定的要求。
4.4 安装接线
根据使用需要，将各路阳极线、阴极线、参比电极线、零位接阴线接到接线板上相应的接线端子上，注意接完后应反复检查，保证无误后，最后将交流电源线接上。
5 恒电位仪的运行
5.1 准备
打开机柜前门，将每路的“手动调节”、“控制调节”旋钮逆时针旋到底，再根据运行需要，选择好各路的运行模式即是“自动”还是“手动”。
确认接线板上的交流电源线、阳极线、各路阴极线、参比电极线、零位接阴线已正确连接，交流电源电压值符合本产品的要求。
5.2 开机
将下面接线板上电源开关（空气开关）往上推，设备电源接通，电源机箱面板交流输入电压表亮，并显示输入电压值。
5.3 恒电位运行
将要投运那路分机箱的“运行状态”开关置“自动”挡，再将那路分机箱的电源开关接通，“电源”指示灯亮，该路默认进入恒电位运行状态，“恒位”指示灯亮，液晶显示器进入恒电位显示模式，见图6。顺时针旋动该路面板上“控制调节”电位器，使仪器有输出电压、输出电流，将控制电位调到欲控值上，液晶显示器上显示的给定电位值与保护电位值一致，表明该路进入恒电位运行状态。
同理，按上述步骤操作，使其它路进入恒电位运行状态。图6

控制（给定）电位的设定：
在该路进入“恒位”运行状态时，用螺丝刀顺时针或逆时针旋动“控制调节”电位器，即可改变控制（给定）电位值。
5.4 恒电流运行
图7
将要投运那路分机箱的“运行状态”开关置“自动”挡，再将那路分机箱的电源开关接通，“电源”指示灯亮，该路默认进入恒电位运行状态，这时按下键盘上的“恒流”键，该路切换为恒电流运行状态，“恒流”指示灯亮，液晶显示器进入恒电流显示模式，见图7。根据现场实际电流需要，调节面板上的“恒流调节”电位器，即可改变恒电流输出值。若要从恒电流运行状态返回恒电位状态设定，按下键盘上的“恒位”键，就能恢复到恒电位工作状态。
在恒电位运行时，当参比电极失效或仪器内部自控线路损坏等原因使仪器不能恒电位时，约20秒后，仪器自动切换至恒电流工作状态，“恒流”指示灯亮，液晶显示器进入恒位自动切换至恒电流显示模式，见图8。若液晶显示器为该显示模式，就说明仪器是自动切换至恒电流工作状态的。
图8
在恒位自动切换到恒电流状态后，此时按下键盘上的“恒位”键无效，即不能恢复到恒电位工作状态。若要进入到恒电位工作状态，须关闭电源，重新上电才行。
5.5 手动运行
将“运行状态”开关拨至“手动”档，该路进入手动运行状态，“手动”指示灯亮，液晶显示器进入手动运行显示模式，见图9。顺时针旋动“手动调节”旋钮，使输出电流达到欲控值。
图9
手动运行时，由于受工况条件的影响，各路输出电流不是稳定值。
5.6 自检
将面板上 “运行状态”开关置“自动”挡，将“控制调节”旋钮逆时针旋到底。通电后，默认进入恒电位运行状态，“恒位”指示灯亮，液晶显示器进入恒电位显示模式，见图6。
按住（必需一直按住）分路机箱上“自检”开关，此时可听到继电器吸合的声音，仪器自动断开阳极线，表明进入自检状态。顺时针旋转动“控制调节”旋钮，将控制电位调到某一值上（建议控制电位值1500mV以上，若输出电流较小，可控硅整流电路工作会不稳定），仪器将有输出电压、电流，液晶显示器上显示的给定（控制）电位值与保护电位值基本一致，表明仪器正常。
“自检”完毕后，松开“自检”开关，恢复正常运行状态。
5.7 通断测试运行
仪器设有“断电测试”运行方式，可使仪器进入间歇通断的工作状态（输出电流“通”n 秒,“断”m秒），可对保护电位进行断电测量。
在进行断电测试时，选择任一在运行的一路进行通断时间参数设置，并启动“断电测试”运行方式，就可保证其它几路与该路同步通断，即所有在运行的每路同步通断。
图10
先让仪器正常运行，选择任一在运行的一路，然后按下面板上“通断测试”键，即进入通断测试参数设置界面，见图10。
首先可选择通断测试的时间单位，有秒（s）和100毫秒（ms）两种，通过“↑”键和“↓”键来选择，选中的有白色方形光标在闪烁，按下“通断测试”键对上述选择进行确认，同时进入“断电时间”设置界面，见图11。
若要修改断电时间，可通过“↑”键和“↓”键来修改，修改好后，按下“通断测试”键对上述修改进行确认（若无修改直接按“通断测试”键进行确认），同时进入“通电时间”设置界面，见图12。
若要修改通电时间，可通过“↑”键和“↓”键来修改，修改好后，按下“通断测试”键对上述修改进行确认（若无修改直接按“通断测试”键进行确认），同时进入“通断测试”界面，见图13。仪器此时自动进入输出（多路同时）电流“通”n 秒,“断”m秒的间歇状态工作，“断电测试”指示灯闪烁亮。在液晶显示器上，可显示仪器的通断周期和通断期间保护电位值和输出电流值的变化情况，在输出“断”m秒时可用参比电极来测量无土壤IR降的保护电位。若要停止通断测试运行状态，再按下“通断测试”键即可。

图11
图12
图13

5.8 仪器运行注意事项
l 平时手动输出调节电位器应反时针旋到底，以免在由“自动”转“手动”时输出电流过大。
l 仪器从“手动”运行状态切换到“恒位”运行状态时，应先关机，将“运行状态”开关置“自动”后再开机。因仪器在“手动”工作时，自动控制部份处于失衡状态，此时如直接切换到“恒位”运行状态，仪器工作有可能将不正常。
l 仪器的机壳接地必须接到大地的地桩上，不能接到电网的零线上，以保证仪器使用安全和有效的防雷。
6 维护保养
6.1 硬件维护
l 每年对仪器全面检修一次。
l 每年对绝缘装置检验一次。
l 每年对辅助阳极维护一次。
l 每年对参比电极维护或更换一次。
l 每年对机壳接地桩有效性检验一次。
l 每年检查电缆线和接点一次。
6.2 仪器的检查维护
利用仪器的“自检”功能进行检查维护。
利用机外假负载进行检查维护。
机外假负载接线图：
按上图，在分路输出上连接机外假负载，调节电位器W可调节输出电压，事先应将W滑动触点移向靠近R1的一端，通电后再逐渐将W滑动触点向靠近R2的一端，使输出电压逐渐变大，但应注意勿使输出电压超过仪器额定输出电压值。
6.3 交流电源防雷部件的检查
当电网系统未受雷击时，指示窗口呈绿色（见图5）。当线路中由于雷击或操作过电压时，保护器以纳秒级的速度将过电压限制到一定的防护水平。当过电压超负荷工作，模块热脱扣装置动作，指示窗口呈红色，此时用户应及时更换模块。

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