Установка для питания гальванических ванн

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬBAF .fHECKHX ВАНН, содержащая общий и до юлнительный регуляторы напряжения. общий и дополнительный трансформаторы с выпрямительными элементами в виде анодного и катодного тиристоров, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества гальванических покрытий и прочности сцепления их с основой путем ведения процесса электролиза в асимметричном или постоянном режимах без перерыва тока, она снабжена коммутирующим устройством , включенным между дополнительным регулятором напряжений и первичной обмоткой дополнительного трансформатора , и дополнительным тиристором, подключенным параллельно и встречно катодному тиристору.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЮФ ЛФ

РЕСПУБЛИК ()9l (И) 3(5р С 25 D 21/12

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСЙОММ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3618901/22-02 (22) 11.07.83

{46) 15.09.84. Бюл. Ф 34 (72) Раф. С.Курамшин, Рав. С.Курамшин, В;А.Ильин и P.Н.Салахиев (71) Казанский ордена Трудового

Красного Знамени химико-технологический институт им. С.М.Кирова (53) 62t.357.77(088.8)

{56) t. Авторское свидетельство СССР .В 685729, кл. С 25 D 17/00, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 749944, кл. С 25 D 21/12, 1977. (54 (57) УСТАНОВКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬBAF,ВЕСКИХ ВАНН,- содержащая общий и до юлнительный регуляторы напряжения, общий и дополнительный трансформаторы с выпрямительными элементами в виде анодного и катодного тнристоров, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества гальванических покрытий и прочности сцепления их с основой путем ведения процесса электролиза в асимметричном или постоянном режимах без перерыва тока, она снабжена коммутирующим устройством, включенным между дополнительным регулятором напряжений и первичной обмоткой дополнительного трансформатора, и дополнительным тиристором, подключенным параллельно и встречно катодному тиристору.

1113431

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн постоянным или асимметричным током.

Известна установка для электрохимической обработки изделий асимметричным током, содержащая источник переменного тока, регулятор напряжения, силовой трансформатор и управляемые выпрямительные элементы 1 . 10

Недостатком установки является отсутствие возможности переключения с асимметричного тока на постоянный без перерыва тока.

Наиболее близкой к предложенной 1 по технической сущности и достигаемому результату является установка для питания гальванических ванн, содержащая общий и дополнительный регуляторы напряжения, общий и допол- 20 нительный трансформаторы с выпрямительными элементами в виде анодного и катодного тиристоров E 2).

Недостатком известной установки является то, что она не позволяет 25 проводить электролиз в различных режимах без перерыва тока при переключении с асимметричного тока на пос1 тоянный или наоборот, вследствие чего снижается качество покрытий и ухуд- 0 шается прочность сцепления их с основой.

Цель изобретения — повышение качества гальванических покрытий и прочности сцепления их с основой путем ведения процесса электролиза в асимметричном или постоянном режимах без перерыва тока.

Поставленная цель достигается тем, что установка для питания галь- 40 ванических ванн, содержащая общий и дополнительный регуляторы напряжения, общий и дополнительный трансформаторы с выпрямительными элементами в виде анодного и катодного тиристоров, снабжена коммутирующим устройством, включенным между дополнительным регулятором напряжения и первичной обмоткой дополнительного трансформатора, и дополнительным тиристором, подключенным параллельно и встречно катодному тиристору.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема установки для питания гальванических ванн асим-55 метричным или постоянным током; на фиг. 2 и 3 — схемы подключения силовых трансформаторов в режиме асимметричного (фиг. 2) и постоянного (фиг. 3) тока; на фиг. 4 и 5 — временные диаграммы токов при различных режимах работы: асимметричном (фиг. 4) и постоянном (фиг. 5).

Установка состоит из регулятора 1 напряжения однофазного для изменения среднего значения тока; регулятора 2 напряжения однофазного для установки заданного значения асимметрии тока общего и дополнительного силовых трансформаторов 3 и 4; тиристоров 5,6 катодного и анодного полупериодов; тиристора 7, работающего только в режиме постоянного тока; коммутирующего устройства 8 для переключения полярности во вторичной обмотке силового трансформатора; амперметра 9 катодного тока; амперметра 10 анодного тока, амперметра 1 1 общего тока, вольтметра 12 выходного напряжения; реле 13 включения режима асимметричного тока; реле 14 включения постоянного тока; тумблера 15 выбора режима работ, нагрузки 16. Амперметр 11 и вольтметр 12 служат для контроля выходных параметров установки.

Выход регулятора t напряжения соединен с первичной обмоткой общего трансформатора 3 и регулятором 2 напряжения. Выход регулятора 2 напряжения соединен с первичной обмоткой дополнительногб трансформатора 4 через коммутирующее устройство 8.

Втбричные токовые обмотки общего и дополнительного силовых трансформаторов 3 и 4 соединены последовательно и согласованно. Запуск тиристоров 5-7 синхронизированы с частотой сети. Они соединены последовательно и параллельно и подключены к вторичным обмоткам силовых трансформаторов 3 и 4, как показано на фиг. 1., В режиме асимметричного тока установка работает следующим образом.

В положении тумблера 15 выбора режима работ "асимметричный" контакты реле 13 включения асимметричного тока включают коммутирующее устройство 8 и его первая пара контактов замыкается, как показано на фиг. 1.

При этом первичная обмотка дополнительного силового трансформатора 4 подключается к выходу регулятора 2 напряжения, как показано на фиг. 2.

Поляры сть напряжения на вторичных обмотг зх силовых трансформаторов 3 и

4 фаз руется согласно обозначениям

p= Е

iq (2) 3 1113 на фиг. 2. В положительный полупери-. од напряжение от вторичной обмотки силового трансформатора 3 прикладывается в проводящем направлении к тиристору 5. На управляющий электрод этого тиристора подается отпирающее напряжение. Тиристор 5 отпирается и через нагрузку 16 протекает катодная составляющая тока. При этом тиристор 6 закрыт положительным нап- 1О ряжением от вторичной обмотки силового трансформатора 4 и на него не подается импульс запуска.

В следующий полупериод напряжение со вторичной обмотки трансфор- 15 матора 3 приложено в обратной полярности к тиристору .5, на управляющий электрод этого тиристора запускающее напряжение не поступает и ток в катодном направлении через нагрузку. 20 не протекает. В это время на тиристор 6 поступает напряжение от вторичной обмотки трансформатора 4 в проводящем направлении. Одновременно к его управляющему электроду подается25 импчльс запуска. Тиоистоо 6 откоывается и чеоез нагочэкч 16 поотекает анодная составляюшая тока.

За полный пеоиод чеоез нагочзкч будет пооходить катопмая и анодная З0 составлявшая тока.

Изменяя напояжение во втооичной обмотке тоансфооматооа 4, оегчлятооом напояжения можно оегчлиоовать силч тока анодной составляющей, при этом коэффициент асимметрии Р.может принимать значения от 1 до co . Среднее значение тока i задается регулятором 1 напряжения при заданном соотношении катодной и аноцной сос- 40 тавляющих токов.

В этом случае среднее значение тока будет равно

1С.р 1К ia коэффициент асимметрии равен где i — ток катодной составляющей (измеряется амперметром 9 50 магнитноэлектрической системы);

i — ток анодной составляющей (измеряется амперметром 10 магнитноэлектрической систе-55 мы).

С увеличением напряжения в первич-. ной обмотке силового трансформатора 3

431 4 пропорционально увеличивается также напряжение на регуляторе 2 напряжения, что приводит к пропорциональцо— му увеличению напряжения на силовом трансформаторе 4, так как они питаются от общего регулятора напряжения. Благодаря этому, с увеличением среднего значения тока ie коэффициент асимметрии у не изменяется от заданного значения. Среднее значение тока i отсчитывается по показаниям амперметра 1!.

Работа в режиме постоянного тока.

Тиристор 5 участвует в работе как в режиме асимметричного тока, так и, постоянного. Благодаря этому при переключениях в управлении тиристоров 6, 7 и коммутации первичной об- мотки силового трансформатора 4 ток через нагрузку не прерывается. При положении тумблера 15 выбора режима работ."Постоянный ток" первая половина Контактов коммутирукнцего устройства 8 размыкается, а вторая замыкается. При этом полярность включения первичной обмотки трансформатора 4 меняется на противоположную и схема подключения приобретает вид, показанный на фиг. 3. При этом полярность напряжений во вторичных обмотках трансформаторов 3 и 4 будет такой, как на фиг. 3, и схема работает в режиме двухполупериодного выпрямпения тока.

В положительный полупериод напряжение от вторичной обмотки трансформатора 3 прикладывается в проводящем направлении к тиристору 5.

На управляющий электрод этого тиристора подается отпирающее напряжение.

Тиристор 5 открывается и через нагрузку 16 протекает катодная составляющая тока. Ток через тиристор 7 не проходит, так как он закрыт отрицательным напряжением от трансформа- тора 4.

В следующий полупериод..напряжение, эт вторичной обмотки трансформатора 4

1 приложено в проводящем направлении к тиристору 7. После подачи импульса запуска открывается тиристор 7 и через нагрузку протекает также катодная составляющая тока. Тиристор 5 закрыт отрицательным напряжением от вторичной обмотки трансформатора 3 °

Схема работает в режиме двухполупериодного выпрямления.

1113431

В режиме постоянного тока значения . показаний амперметра 11 будут равны удвоенному значению катодных составляющих тока

i > .3.>о " 2g@. {3) S

При этом достигается плавное регулирование тока (без искажения формы) в режиме асимметричного и постоянного токов.

Применение двух регуляторов напря- 1О жения позволяет раздельно и плавно регулировать среднее значение тока и коэффициента асимметрии от 1 до ао .

Переход из режима. асимметричного тока в режим постоянного и наоборот осуществляется без перерыва тока.

Пример.. Были проведены лабо раторные испытания установки для питания гальванических ванн асимметричным и постоянным током со следующими техническими характеристиками:

Напряжение сети однофазное, В 220 предел регулирования коэффициента асим25 метрии от 1 до -

Выходное напряжение, регулируемое плавно, В 0-20

Ток нагрузки, регулируемый плавно, А 0-30

Время протекания тока в режиме асимметричного синусоидального тока, с катодного 0,01 анодного 0,01

Режим постоянного Двухполуперитока одное выпрямление 4О

Установка испытывалась при электроосалщении железа из хлористого электролита на цилиндрические детали машин. В начальный период осаждение покрытий проводилось в режиме асимметричного тока при 3= 1,3 и 20 А/дм, что способствовало получению менее твердых, прочно сцепленных с основой (микротвердость 40004300 МПа и прочность сцепления (262 МПа) осадков. Затем электролиз проводился в режиме постоянного тока при i< = 20 А/дм, в этом случае покрытия осаждались повышенной микро,твердости (5800-6250 ИПа). Переключение установки с одного режима работы на другой производилось беэ перерыва тока, т.е. электролиэ не прерывался, что имеет большое значение для достижения прочного сцепления между слоями, так как исключается возможность пассивации поверхности. Прочность сцепления между отдельными слоями составляла 267280 ИПа.

Таким образом, данная установка по сравнению с известной позволяет увеличить прочность сцепления с основой в 1,3-1,5 раза. Она позволяет также при электролизе в различных режимах работать без перерыва тока, что способствует повышению качества покрытий, в первую очередь прочности сцепления с основой. Так, например, данная установка, по сравнению с базовЫм объектом, повышает прочность сцепления покрытий в 1,2 раза.

Данная установка для питания гальванических ванн асимметричным или постоянным током без перерыва тока в процессе электролиза может быть использована в гальванотехнике как при электроосаждении металлов (в особенности легкопассивирующихся— железо, никель и др.), так и при анодной обработке.

1113431

1113431

1113431

8 1 2 к

Заказ 7488

Тирам 632

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель С. Пономарев

Редактор А. Маковская . ТехредМ,Гергель

Корректор Л. Пилипенко