DE2951708C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur automatischen Regelung von Teil­ stromstärken eines Gleichrichters für ein galvanisches Bad, wobei die Regelung sowohl Kathodenströme als auch Anodenströme und auch die gleichzeitige Regelung beider betreffen kann.

Es ist bekannt, daß bei der gleichzeitigen Behandlung von mehreren Teilen in einem galvanischen Bad die Stromdichten auf den an und für sich gleichen Teilen, die an einem Gestell aufgehängt sind, zum Beispiel darauf zurückzufüh­ ren sind, daß die Teile nicht alle den gleichen Abstand zu den Anoden besitzen. Bei Verwendung von größeren Gestellen kommt noch die bekannte Tatsache dazu, daß die Stromdichte auf den Teilen in der Mitte kleiner ist als auf den Teilen am Rande des Gestells. Eine nicht völlig symmetrische Warenbewegung kann diesen Effekt noch verstärken.

Unterschiedliche Stromdichten können weiterhin dadurch hervorgerufen werden, daß die Befestigungskontakte der Teile am Gestell oder die Anodenkontakte nicht alle gleich gut sind. Gelegentlich auftretende Widerstände innerhalb eines Anodenkorbes können gleichfalls ein Grund für unterschiedliche Stromdichten sein.

In allen Fällen, in denen aus irgendwelchen Gründen in einem galvanischen Bad unterschiedliche Stromdichten auftreten, führen diese zu unterschiedlichen Abscheidungsgeschwindigkeiten und damit auch zu unterschiedlichen Schichtdicken auf den verschiedenen Teilen oder auf der Vor- und Rückseite von plattenförmi­ gen Teilen. Dies ist für die Praxis äußerst störend und auch aus wirtschaftli­ cher Sicht höchst unbefriedigend, vor allem, wenn es sich um Beschichtungen mit Edelmetallen handelt.

Aus der GB 10 42 059 ist bereits die Lehre zu entnehmen, das Auftreten unter­ schiedlicher Stromdichten in verschiedenen Stromkreisen im Bad zu verhindern, wozu mit einer Widerstands-Zenerdioden-Kombination verbundene Transistorschal­ tungen verwendet werden, die jede für sich einen Strom konstant hält.

Aus der US 34 70 082 ist ferner bereits ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem ein Amperemeter und regelbare Widerstände (Potentiometer) in Reihenschaltung in jedem Stromkreis verwendet werden, mit denen die Stromstärke bei den einzelnen Elektroden zu kontrollieren und somit auch konstant zu halten ist. Eine automa­ tische Regelung ist hiermit jedoch nicht möglich, da die Steuerung der Ströme über Potentiometer erfolgt.

Ein Referenzstromkreis mit Vorwiderstand wird in den vorgenannten Druckschrif­ ten nicht offenbar.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche die automatische Regelung von Teilstromstärken eines Gleichrichters für ein gal­ vanisches Bad in einfacher Weise ermöglicht wird und die das Auftreten von un­ terschiedlichen Stromdichten im Bad weitgehend verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gemäß dem kennzeich­ nenden Teil des Patentanspruchs gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind dem Kennzeichnungsteil des Unteran­ spruchs zu entnehmen.

Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, die Strom­ stärken in den Zuleitungen zu den einzelnen Elektro­ den im Bad so zu regeln, daß diese sich während des Betriebes nicht ungewollt verändern. Widerstands­ änderungen in den Stromkreisen der einzelnen Elek­ troden werden dabei durch Widerstandsveränderungen der in den Zuleitungen befindlichen Regeltransistoren automatisch ausgeglichen.

Diese automatische Regelung kann sowohl bei den Kathodenströmen als auch bei den Anodenströmen er­ folgen. Es können aber auch beide Seiten zur gleichen Zeit geregelt werden.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert.

Die Figur zeigt das Prinzip einer Schaltung für die automatische Regelung von 3 Teilstromkreisen. Sind mehr als 3 Teilstromkreise vorhanden, so kann die Schaltung ohne weiteres erweitert werden, wie in der Figur angedeutet ist.

Um die Stromstärken in den verschiedenen Teilstrom­ kreisen messen zu können, ist in jede Leitung ein Meßwiderstand (M) eingeschaltet. Die Spannungen an diesen Meßwiderständen sind ein Maß für die Strom­ stärken in den zugehörigen Leitungen.

Aus den vorhandenen Teilstromkreisen wird ein beliebi­ ger Stromkreis als Referenzstromkreis ausgewählt (in der Figur der Stromkreis mit dem Meßwiderstand M ₀) und die in diesem Referenzstromkreis auftretende Spannung mit den Spannungen in den übrigen Teilstrom­ kreisen verglichen. Dieser Spannungsvergleich erfolgt mit Hilfe von Differenzverstärkern (D), über die der Meßwiderstand des Referenzstromkreises (M ₀) mit den Meßwiderständen der übrigen Teilstromkreise (M ₁, M ₂) gepaart ist. Für jedes Leitungspaar ist ein Differenz­ verstärker vorhanden.

Die Ausgangsspannungen der einzelnen Differenzver­ stärker werden dann auf die Basen von Regeltransistoren (T) geleitet, die sich in allen Teilstromkreisen außer dem Referenzstromkreis befinden. Letzterer enthält statt eines Regeltransistors einen Vorwiderstand (V), der in etwa den gleichen Widerstandswert aufweist wie die Regeltransistoren, wenn sie sich in der Mitte des Regelbereiches befinden.

Die Einstellung der Regeltransistoren auf ihre Arbeits­ punkte erfolgt durch Hilfsspannungen, die an den zuge­ hörigen Differenzverstärkern eingestellt werden und die den Basisspannungen in den Arbeitspunkten der Transi­ storen entsprechen.

Bei störungsfreiem Betrieb sind die Stromstärken in den einzelnen Teilstromkreisen gleich groß und an den Meß­ widerständen (M ₀, M ₁, M ₂) tritt die gleiche Spannung auf. In den Differenzverstärkern (D ₁, D ₂) wird daher keine Spannungsdifferenz gemessen, so daß ihre Ausgangs­ spannungen bei Null liegen und die Basisspannungen der Transistoren (T ₁, T ₂) sich nicht verändern.

Ändert sich aus irgendeinem Grund die Stromstärke in einem der Teilstromkreise, so ändert sich auch die Spannung am entsprechenden Meßwiderstand. Dadurch tritt am zugehörigen Differenzverstärker eine Spannungsdifferenz auf, die durch diesen verstärkt und auf die Basis des zugeordneten Regeltransistors übertragen wird. Durch die Spannungsänderung an der Basis ändert sich automatisch auch der Widerstandswert des Regeltransistors und die Stromstärke erreicht wieder den Sollwert.

Falls es erwünscht ist, daß in den verschiedenen Teil­ stromkreisen unterschiedliche Stromstärken vorliegen, so kann dies bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung da­ durch erreicht werden, daß die Meßwiderstände durch Potentiometer ersetzt werden. Die automatische Regelung dieser unterschiedlichen Stromstärken erfolgt in der weiter oben beschriebenen Weise.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die Funktions­ weise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Beispiel

In einem galvanischen Bad sollen 3 gleiche Werkstücke gleichmäßig beschichtet werden. Der Strombedarf für jedes der Stücke beträgt 100 Ampere.

Zur Durchführung der Galvanisierung werden die 3 Werk­ stücke in ein isoliertes Gestell gehängt und einzeln durch je eine Klemmenvorrichtung mit einem dünnen Kabel an die erfindungsgemäße Vorrichtung angeschlossen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ihrerseits mit dem Minuspol eines Gleichrichters verbunden.

Der Gleichrichter liefert einen Strom von 300 Ampere, der auf die 3 Leitungen gleichmäßig verteilt wird, so daß in jeder Leitung die benötigten 100 Ampere vor­ handen sind.

In jede der Leitungen ist ein Meßwiderstand (M) von 1 Milliohm eingebaut, so daß die Meßspannungen jeweils 100 Millivolt betragen.

In die Leitung mit dem Meßwiderstand M ₀, die als Referenz­ stromkreis gewählt wurde, ist ein Vorwiderstand von 100 Milliohm eingebaut, um die Wirkwiderstände der Regel­ transistoren T ₁ und T ₂, die sich in den Leitungen mit den Meßwiderständen M ₁ und M ₂ befinden und in ihren Arbeitspunkten Widerstandswerte von je etwa 100 Milliohm besitzen, auszugleichen.

Solange keine Störung auftritt, fließen in jedem der 3 Stromkreise die benötigten 100 Ampere, und an den 3 Meßwiderständen M ₀, M ₁ und M ₂ betragen die Meßspannungen je 100 Millivolt. Die Meßspannungen von M ₀ und M ₁ be­ ziehungsweise von M ₀ und M ₂ werden in den Differenz­ verstärkern D ₁ beziehungsweise D ₂ verglichen. Da keine Spannungsdifferenzen vorhanden sind, betragen die Aus­ gangsspannungen der Differenzverstärker 0 Millivolt und die Basisspannungen der Regeltransistoren T ₁ und T ₂ bleiben unverändert.

Ändert sich aus irgendeinem Grunde die Stromstärke in einem der Teilstromkreise, beispielsweise in der Leitung mit dem Meßwiderstand M ₂ auf 99 Ampere, so fällt die Meßspannung an diesem Meßwiderstand auf 99 Millivolt. Diese Meßspannung wird im Differenzverstärker D ₂ mit den 100 Millivolt am Meßwiderstand M ₀ verglichen und ergibt eine Differenzspannung von 1 Millivolt. Diese Differenz­ spannung wird im Differenzverstärker verstärkt (beispiels­ weise mit dem Faktor 50), so daß die Ausgangsspannung am Differenzverstärker D ₂ jetzt 50 Millivolt beträgt.

Dadurch erhöht sich die Basisspannung des Regeltran­ sistors T ₂ automatisch ebenfalls um 50 Millivolt, wo­ durch der Widerstandswert dieses Transistors geringer wird und die Stromstärke in kürzester Zeit wieder auf den gewünschten Wert von 100 Ampere ansteigt.

Claims (2)

1. Vorrichtung zur automatischen Regelung von Teilstromstärken eines Gleichrich­ ters für ein galvanisches Bad, wobei die Regelung sowohl Kathodenströme als auch Anodenströme und auch die gleichzeitige Regelung beider betreffen kann, dadurch gekennzeichnet, daß diese für jeden Teilstromkreis einen Meßwider­ stand (M) enthält, einer dieser Meßwiderstände, der sich im aus den vorhandenen Teilstromkreisen beliebig gewählten Referenzstromkreis befindet, mit jedem der übrigen Meßwiderstände über Differenzverstärker (D) gepaart ist, die Ausgänge der Differenzverstärker mit den Basen von Regeltransistoren (T), die sich in allen Teilstromkreisen außer dem Referenzstromkreis befinden, verbunden sind und der Referenzstromkreis dafür einen Vorwiderstand (V) enthält, der den glei­ chen Widerstandswert besitzt wie die Regeltransistoren in der Mitte ihres Re­ gelbereiches.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Potentio­ meter als Meßwiderstände enthält.