Устройство для питания гальванических ванн импульсным током

 

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн импульсным током. Устройство содержит последовательно соединенные между собой узел коммутации, содержащий тиристор, коммутирующий конденсатор, линейный дроссель и тиристорный переключатель с согласующими элементами и регулируемым блоком задержки. 2 ил.

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн импульсным током.

Известно устройство для питания гальванических ванн импульсным током с регулируемыми частотой, амплитудой и скважностью, содержащее управляемый источник постоянного тока, формирователь рабочих импульсов, систему управления формирователем импульсов, регулируемую индуктивность и диоды (авт.св. N 1224357, 1986).

Недостатком данного устройства является низкое использование тока в прямом и обратном направлении в течение периода, что приводит к потере производительности электролитических процессов и не позволяет равномерно загружать все три фазы промышленной электрической сети.

Известно устройство для улучшения качества покрытий за счет повышения точности регулирования катодного и анодного токов, содержащее силовой понижающий трансформатор, реверсивную группу тиристоров, датчик составляющих тока, блок управления тиристорами, регуляторы и задатчики катодного и анодного токов, усилитель, два однополупериодных выпрямителя, сглаживающие фильтры (авт.св. N 1137117, 1985).

Однако, это устройство является энергоемким, дорогостоящим и, кроме того, велики потери в силовой части устройства.

Известно устройство для питания гальванических ванн периодическим током с обратным импульсом, содержащее силовой трехфазный трансформатор с дополнительной вторичной обмоткой, три тиристора прямого импульса тока, тиристор обратного импульса тока, блоки управления. Устройство позволяет повысить коэффициент полезного действия и обеспечить высокое качество полученных металлических покрытий (авт.св. N 944031, 1982).

Однако, данное устройство обладает существенным недостатком, так как содержит дополнительную вторичную обмотку, что сопряжено с дополнительными непроизводственными затратами. Кроме того, применение данного устройства не позволяет интенсифицировать процесс электроосаждения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и выработанным в качестве прототипа является устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник переменного тока, регулируемый выпрямитель, генератор отпирающих импульсов, коммутатор, согласующие элементы, блок регулируемой задержки, короткозамыкающий тиристор и однофазный тиристорный мост, в диагональ которого включены коммутирующие конденсаторы и последовательно с ними катушка индуктивности, при этом входы двух согласующих элементов подключены к выходу коммутатора, выходы каждого из них соединены с управляющими электродами соответствующей пары тиристоров однофазного моста, а третий согласующий элемент включен между управляющим электродом короткозамыкающего тиристора и блоком регулируемой задержки, вход которого соединен с коммутатором. Катушка индуктивности выполнена в виде разомкнутого тороида, причем магнитная ось его направлена под углом 45^о к направлению поляризующего тока в гальванической ванне. Кроме того, устройство содержит три декадных предыскателя с градуировкой шкалы в мс.

Существенным недостатком указанного устройства является недостаточно плавное регулирование частоты и длительности импульсов, управление временем бестоковой паузы между импульсами.

Цель изобретения улучшение качества электролитических осадков и интенсификация процесса.

Цель достигается путем регулирования частоты и скважности периодических импульсов прямого и обратного направления с высокой крутизной переднего фронта, для чего устройство снабжено узлом коммутации, содержащим тиристор, коммутирующий конденсатор, линейный дроссель.

Устройство промышленно применимо, поскольку несложно в изготовлении, не содержит сложных узлов и элементов, не требует дефицитных материалов и дополнительных затрат по наладке и эксплуатации.

На фиг. 1 изображена электрическая схема устройства; на фиг. 2 временные диаграммы токов и напряжений и форма тока, получаемая с помощью устройства.

Устройство содержит трехфазный силовой трансформатор (не показан), управляемый выпрямитель 1 с выходящими фильтрами, задающий генератор 2, коммутатор 3, коммутирующий конденсатор 4, линейный дроссель 5, группу тиристоров 6-9 прямого направления и 10 обратного направления тока, согласующие элементы 11-13, блок 14 регулируемой задержки.

От внешней промышленности сети переменного тока напряжения поступает на регулируемый выпрямитель 1, выпрямленное и сглаженное напряжение на гальваническую ванну 15 через переключающее тиристорное устройство.

Генератор 2 генерирует отпирающие импульсы и с плавной регулировкой частоты в широком диапазоне. Эти импульсы поступают на коммутатор 3, который выделяет четные б и нечетные в последовательности отпирающих импульсов, распределения их соответственно, на согласующие элементы 12-13.

По поступлению отпирающего четного импульса открываются тиристор 6 и 7, образуя цепь перезаряда конденсатора 4 через гальваническую ванну 15 и линейный дроссель 5. При этом конденсатор 4 перезаряжается от напряжения +U до -U (фиг. 2, д), равного удвоенному выпрямленному напряжению регулируемого выпрямителя 1 (резонансный режим LC контура), ток перезаряда протекает через гальваническую ванну, формируя поляризующий импульс (фиг. 2, е). Длительность импульса определяется частотой свободных колебаний f_o 1/T, где Т 2 ˙ τ период свободных колебаний LC контура τ_u длительность импульса.

По окончании переходного процесса ток становится равным нулю и тиристоры 6 и 7 закрываются. Тиристоры 8 и 9 открываются нечетными последовательностями импульсов (пачками).

Через время, определяемое блоком 14 регулируемой задержки, отпирающий сигнал (фиг. 2, г), поступает на тиристор 10, который формирует анодный импульс, поступающий на гальваническую ванну.

Коэффициент пульсаций и среднее значение тока зависят только от времени включения тиристоров (это время регулируется согласующими элементами 11-13 и блоком задержки 14). Рабочая частота устройства зависит от типа покрытия и устанавливается задающим генератором 2 схемы управления.

Таким образом, применение устройства снабжаемого узлом коммутации, содержащим тиристор, коммутирующий конденсатор, линейный дроссель, позволяет получать плавно регулируемую частоту и скважность импульсов тока, стабильно поддерживать их временные характеристики. Плавное же регулирование скважности импульсов тока гальванической ванны, в свою очередь, позволяет более точно установить максимально допустимую рабочую плотность тока гальванической ванны и тем самым интенсифицировать процесс электроосаждения при постоянстве (поддержании) необходимого значения катодной поляризации изделия. Одновременно катодная поляризация является определяющим фактором при получении электрических осадков с заданными физико-механическими свойствами. Следовательно, предлагаемое устройство позволяет улучшить качество гальванических осадков и интенсифицировать процесс электроосаждения.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАНН ИМПУЛЬСНЫМ ТОКОМ, содержащее источник переменного тока, регулируемый выпрямитель, генератор отпирающих импульсов, коммутатор, согласующие элементы и блок регулируемой задержки, отличающееся тем, что оно снабжено узлом коммутации, содержащим тиристор, коммутирующий конденсатор и линейный дроссель.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2