RU110090U1

RU110090U1 - TECHNOLOGICAL CURRENT SOURCE FOR MICROPLASMA OXIDATION

Info

Publication number: RU110090U1
Application number: RU2011117912/02U
Authority: RU
Inventors: Андрей Викторович Большенко
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2011-11-10

Abstract

Технологический источник тока для микроплазменного оксидирования, содержащий выпрямитель, автономный инвертор тока, датчик выходного тока автономного инвертора тока и систему управления, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен корректором коэффициента мощности, датчиком напряжения выпрямителя, независимыми регуляторами анодного и катодного напряжений, датчиком напряжения на клеммах гальванической ванны, датчиком температуры электролита и персональным компьютером, причем выход выпрямителя соединен со входом корректора коэффициента мощности, выход которого подключен ко входам независимых регуляторов анодного и катодного напряжений, выходы которых соединены со входами автономного инвертора тока, выход которого подключен к клеммам гальванической ванны, датчик напряжения выпрямителя, датчик выходного тока автономного инвертора тока, датчик напряжения на клеммах гальванической ванны и датчик температуры электролита подключены ко входам системы управления, управляющие выходы которой соединены с управляющими входами корректора коэффициента мощности, регуляторов анодного и катодного напряжений и автономного инвертора тока, в качестве системы управления используется микропроцессорная система управления технологическим источником тока, реализующая требуемые алгоритмы автоматической стабилизации или изменения параметров процесса микроплазменного оксидирования в соответствии с установленным режимом и подключенная к персональному компьютеру, с помощью которого производится задание параметров процесса микроплазменного оксидирования, его мониторинг и протоколирование. A technological current source for microplasma oxidation comprising a rectifier, an autonomous current inverter, an output current sensor of an autonomous current inverter and a control system, characterized in that it is additionally equipped with a power factor corrector, a rectifier voltage sensor, independent anode and cathode voltage regulators, a voltage sensor at the terminals a plating bath, an electrolyte temperature sensor and a personal computer, the rectifier output being connected to the input of the corrector power factor, the output of which is connected to the inputs of independent regulators of the anode and cathode voltage, the outputs of which are connected to the inputs of the autonomous current inverter, the output of which is connected to the terminals of the galvanic bath, the voltage sensor of the rectifier, the output current sensor of the autonomous current inverter, the voltage sensor at the terminals of the galvanic bath and the electrolyte temperature sensor is connected to the inputs of the control system, the control outputs of which are connected to the control inputs of the power factor corrector, reg the anode and cathode voltages and an autonomous current inverter, the microprocessor control system for the technological current source is used as the control system, which implements the required algorithms for automatic stabilization or change of the microplasma oxidation process parameters in accordance with the established mode and connected to a personal computer with which parameters are set microplasma oxidation process, its monitoring and logging.

Description

Полезная модель относится к оборудованию для электролитической обработки поверхностей изделий из металлов и металлических сплавов путем микроплазменного оксидирования.The utility model relates to equipment for electrolytic surface treatment of products from metals and metal alloys by microplasma oxidation.

Известно устройство для микроплазменного оксидирования (Патент RU 75393 U1 МПК C25D 11/02), имеющее в своем составе технологический источник тока, содержащий два встречно-параллельно включенных тиристора, измерительный шунт, усилитель напряжения шунта, импульсно-фазовый регулятор анодной и катодной составляющих тока, подключенный своими выходами к соответствующим управляющим входам встречно-параллельно включенных тиристоров, два однополупериодных выпрямителя переменного напряжения, два сглаживающих фильтра, два сумматора-интегратора напряжений, два задатчика опорного напряжения, входы однополупериодных выпрямителей соединены с выходом усилителя напряжения, выход каждого однополупериодного выпрямителя через сглаживающий фильтр подключен к вычитающему входу собственного сумматора-интегратора, к суммирующему входу каждого сумматора-интегратора подключен задатчик опорного напряжения, а выход каждого сумматора-интегратора подключен, соответственно, к анодному и катодному входам импульсно-фазового регулятора. В предлагаемом устройстве технологический источник тока обладает такими недостатками, как ограничение частоты выходных импульсов напряжения частотой питающего напряжения, вызванного естественной коммутацией тиристоров, отсутствие обратных связей по температуре и плотности электролита для осуществления корректировки параметров процесса микроплазменного оксидирования, а также высокий уровень высших гармоник, отдаваемых в питающую сеть и низкий коэффициент мощности, в результате чего снижается КПД устройства.A device for microplasma oxidation is known (Patent RU 75393 U1 IPC C25D 11/02), comprising a technological current source containing two counter-parallel connected thyristors, a measuring shunt, a voltage shunt amplifier, a pulse-phase regulator of the anode and cathode current components, connected by its outputs to the corresponding control inputs of on-parallel connected thyristors, two half-wave rectifiers of alternating voltage, two smoothing filters, two adders-integrators of voltage two reference voltage adjusters, the inputs of the half-wave rectifier are connected to the output of the voltage amplifier, the output of each half-wave rectifier is connected via a smoothing filter to the subtracting input of its own integrator-integrator, the reference voltage regulator is connected to the summing input of each integrator-integrator, and the output of each integrator-integrator connected, respectively, to the anode and cathode inputs of the pulse-phase controller. In the proposed device, the technological current source has such drawbacks as limiting the frequency of voltage output pulses to the frequency of the supply voltage caused by the natural switching of the thyristors, the lack of feedback on the temperature and density of the electrolyte for adjusting the parameters of the microplasma oxidation process, as well as the high level of higher harmonics given in mains supply and low power factor, resulting in reduced efficiency of the device.

Наиболее близким к заявленному решению является технологический источник тока устройства [Патент RU 97734 U1 МПК C25D 19/00, C25D 11/04], содержащий выпрямитель тока, автономный инвертор тока, датчик тока и систему управления, причем входные цепи выпрямителя тока подключены к клеммам источника питания, а его выходные цепи - к входным цепям автономного инвертора тока, выходные цепи которого подключены к обкладкам батареи электрических конденсаторов, причем ее вторая обкладка соединена с первым выводом силовой цепи датчика тока, второй вывод которой подключен к корпусу электролитной ванны, а выход измеренного датчика тока сигнала соединен с входом системы управления, выходы которой подключены к управляющим входам автономного инвертора тока. Недостатками предлагаемого технологического источника тока являются отсутствие обратных связей по температуре и плотности электролита для осуществления корректировки параметров процесса микроплазменного оксидирования, а также высокий уровень высших гармоник, отдаваемых в питающую сеть и низкий коэффициент мощности, в результате чего снижается КПД устройства.Closest to the claimed solution is the technological current source of the device [Patent RU 97734 U1 IPC C25D 19/00, C25D 11/04] containing a current rectifier, a standalone current inverter, a current sensor and a control system, and the input circuit of the rectifier connected to the source terminals power supply, and its output circuits - to the input circuits of an autonomous current inverter, the output circuits of which are connected to the plates of the battery of electric capacitors, and its second lining is connected to the first output of the power circuit of the current sensor, the second output of which It is connected to the body of the electrolyte bath, and the output of the measured signal current sensor is connected to the input of the control system, the outputs of which are connected to the control inputs of the autonomous current inverter. The disadvantages of the proposed technological current source are the lack of feedback on the temperature and density of the electrolyte for adjusting the parameters of the microplasma oxidation process, as well as the high level of higher harmonics transmitted to the supply network and a low power factor, which reduces the efficiency of the device.

Задачей полезной модели является расширение диапазона регулирования параметров процесса микроплазменного оксидирования, а также их корректировка, исходя из характера протекания процесса, для возможности получения покрытий с заданным набором свойств, причем не только на вентильных металлах, но и на меди, свинце, стали и др. металлах, а также компенсация реактивной мощности и снижение уровня высших гармоник, отдаваемых в питающую сеть.The objective of the utility model is to expand the range of regulation of the parameters of the microplasma oxidation process, as well as their adjustment, based on the nature of the process, to obtain coatings with a given set of properties, not only on valve metals, but also on copper, lead, steel, etc. metals, as well as compensation of reactive power and a decrease in the level of higher harmonics transmitted to the supply network.

Технический результат достигается тем, что технологический источник тока для микроплазменного оксидирования содержит выпрямитель, датчик напряжения выпрямителя, корректор коэффициента мощности, независимые регуляторы анодного и катодного напряжений, автономный инвертор тока, датчик выходного тока автономного инвертора тока, датчик напряжения на клеммах гальванической ванны, датчик температуры электролита, микропроцессорную систему управления технологическим источником тока и персональный компьютер, причем выход выпрямителя соединен со входом корректора коэффициента мощности, выход которого подключен ко входам независимых регуляторов анодного и катодного напряжений, выходы которых поступают на входы автономного инвертора тока, выход которого подключен на клеммы гальванической ванны, сигналы с датчика напряжения выпрямителя, датчика выходного тока автономного инвертора тока, датчика напряжения на клеммах гальванической ванны и датчика температуры электролита поступают на входы микропроцессорной системы управления технологического источника тока, управляющие выходы которой соединены с управляющими входами корректора коэффициента мощности, регуляторов анодного и катодного напряжений и автономного инвертора тока, микропроцессорная система управления технологическим источником тока реализует требуемые алгоритмы автоматической стабилизации или изменения параметров процесса микроплазменного оксидирования в соответствии с установленным режимом, и подключена к персональному компьютеру, посредством которого производится задание параметров процесса микроплазменного оксидирования, его мониторинг и протоколирование.The technical result is achieved by the fact that the technological current source for microplasma oxidation contains a rectifier, rectifier voltage sensor, power factor corrector, independent anode and cathode voltage regulators, autonomous current inverter, output current sensor of an autonomous current inverter, voltage sensor at the terminals of a plating bath, temperature sensor an electrolyte, a microprocessor control system for a technological current source and a personal computer, wherein the output of the rectifier is soy inen with the input of the power factor corrector, the output of which is connected to the inputs of independent regulators of the anode and cathode voltage, the outputs of which are fed to the inputs of the autonomous current inverter, the output of which is connected to the terminals of the galvanic bath, the signals from the voltage sensor of the rectifier, the output current sensor of the autonomous current inverter, sensor the voltage at the terminals of the galvanic bath and the electrolyte temperature sensor is supplied to the inputs of the microprocessor control system of the technological current source, controlling the outputs of which are connected to the control inputs of the power factor corrector, anode and cathode voltage regulators, and an autonomous current inverter, the microprocessor control system for the technological current source implements the required algorithms for automatic stabilization or change of the parameters of the microplasma oxidation process in accordance with the established mode, and is connected to a personal computer, by which the process parameters of the microplasma oxidation are set, e of monitoring and logging.

На фиг.1 представлена структурная схема технологического источника тока для микроплазменного оксидирования.Figure 1 presents a structural diagram of a technological current source for microplasma oxidation.

В состав технологического источника тока входят выпрямитель 1, ДНВ - датчик напряжения выпрямителя 2, ККМ - корректор коэффициента мощности 3, РАН - регулятор анодного напряжения 4, РКН - регулятор катодного напряжения 5, автономный инвертор тока 6, ДТИ - датчик выходного тока автономного инвертора тока 7, ДНИ - датчик напряжения на клеммах гальванической ванны 8, ДТ - датчик температуры электролита 9, МСУТИТ - микропроцессорная система управления технологическим источником тока 10, ПК - персональный компьютер 11.The technological current source includes rectifier 1, DNV - rectifier voltage sensor 2, KKM - power factor corrector 3, RAS - anode voltage regulator 4, RCV - cathode voltage regulator 5, autonomous current inverter 6, DTI - output current sensor of an autonomous current inverter 7, DAYS - voltage sensor at the terminals of the plating bath 8, DT - electrolyte temperature sensor 9, MCUTIT - microprocessor control system for the technological current source 10, PC - personal computer 11.

Работа технологического источника тока для микроплазменного оксидирования осуществляется следующим образом. Напряжение питания сети подается на входные клеммы выпрямителя 1. На выходе выпрямителя 1 формируется выпрямленное напряжение, которое поступает на вход корректора коэффициента мощности 3 и вход датчика напряжения выпрямителя 2. Сигнал с датчика напряжения выпрямителя 2 поступает на вход микропроцессорной системы управления технологическим источником тока 10 для определения типа питающей сети (220 В однофазная или 380 В трехфазная). Корректор коэффициента мощности 3 реализует функцию компенсации реактивной мощности и снижение уровня высших гармоник, отдаваемых в сеть. Управление работой корректора коэффициента мощности 3 осуществляется микропроцессорной системой управления технологическим источником тока 10, которая реализует требуемый алгоритм работы, исходя из типа питающей сети. На выходе корректора коэффициента мощности 3 формируется постоянное напряжение величиной, задаваемой микропроцессорной системой управления технологическим источником тока 10, которое лежит в пределах 600-1200 В и определяет максимальное амплитудное значение выходного напряжения технологического источника тока. Далее, выходное напряжение корректора коэффициента мощности 3 поступает на входы независимых регуляторов анодного 4 и катодного 5 напряжений. Величины анодного и катодного напряжения задаются микропроцессорной системой управления технологическим источником тока 10 в соответствии заданным режимом работы технологического источника тока.The operation of the technological current source for microplasma oxidation is as follows. The mains voltage is supplied to the input terminals of the rectifier 1. At the output of the rectifier 1, a rectified voltage is generated, which is fed to the input of the power factor corrector 3 and the input of the voltage sensor of the rectifier 2. The signal from the voltage sensor of the rectifier 2 is fed to the input of the microprocessor control system of the technological current source 10 for determining the type of supply network (220 V single-phase or 380 V three-phase). The power factor corrector 3 implements the function of compensating reactive power and reducing the level of higher harmonics transmitted to the network. The operation of the power factor corrector 3 is controlled by a microprocessor control system for the technological current source 10, which implements the required operation algorithm based on the type of supply network. At the output of the power factor corrector 3, a constant voltage is generated by the value specified by the microprocessor control system of the technological current source 10, which lies in the range of 600-1200 V and determines the maximum amplitude value of the output voltage of the technological current source. Further, the output voltage of the power factor corrector 3 is supplied to the inputs of independent regulators of the anode 4 and cathode 5 voltages. The values of the anode and cathode voltage are set by the microprocessor control system of the technological current source 10 in accordance with the specified mode of operation of the technological current source.

На выходах независимых регуляторов анодного 4 и катодного 5 напряжений формируются постоянные анодное и катодное напряжения, которые поступают на входы автономного инвертора тока 6, который управляется микропроцессорной системой управления технологическим источником тока 10. Автономный инвертор тока 6 формирует на выходе технологического источника тока биполярные импульсы с временными параметрами, задаваемыми микропроцессорной системой управления технологическим источником тока 10 и уровнями напряжений, задаваемыми независимыми регуляторами анодного 4 и катодного 5 напряжений. Автономный инвертор тока 6 тока также позволяет шунтировать клеммы гальванической ванны для разряда заряда, сформированного в результате электрохимической реакции при подаче анодного импульса напряжения.At the outputs of the independent regulators of the anode 4 and cathode 5 voltages, constant anode and cathode voltages are generated, which are fed to the inputs of an autonomous current inverter 6, which is controlled by a microprocessor control system for a technological current source 10. An autonomous current inverter 6 generates bipolar pulses at the output of the technological current source with temporary parameters set by the microprocessor control system of the technological current source 10 and voltage levels set by independent reg anodic 4 and cathodic 5 voltages. Autonomous current inverter 6 current also allows you to bypass the terminals of the plating bath to discharge the charge formed as a result of an electrochemical reaction when an anode voltage pulse is applied.

Сигналы с датчиков выходного тока 7, напряжения на клеммах гальванической ванны 8 и температуры электролита 9 реализуют обратные связи для корректировки параметров процесса микроплазменного оксидирования.The signals from the sensors of the output current 7, the voltage at the terminals of the plating bath 8 and the temperature of the electrolyte 9 implement feedbacks to adjust the parameters of the microplasma oxidation process.

Микропроцессорная система управления технологическим источником тока производит управление корректором коэффициента мощности 3, регуляторами анодного 4 и катодного 5 напряжений и автономным инвертором тока 6, что позволяет реализовать требуемые алгоритмы стабилизации или изменения параметров процесса микроплазменного оксидирования в соответствии с установленным режимом.The microprocessor control system for the technological current source controls the power factor corrector 3, the anode 4 and cathode 5 voltage regulators, and the autonomous current inverter 6, which allows implementing the required algorithms for stabilizing or changing the parameters of the microplasma oxidation process in accordance with the established mode.

Задание параметров процесса микроплазменного оксидирования, его мониторинг и протоколирование осуществляется персональным компьютером 11 с специализированным программным обеспечением.The parameters of the microplasma oxidation process are set, monitored and recorded by a personal computer 11 with specialized software.

Claims

A technological current source for microplasma oxidation comprising a rectifier, an autonomous current inverter, an output current sensor of an autonomous current inverter and a control system, characterized in that it is additionally equipped with a power factor corrector, a rectifier voltage sensor, independent anode and cathode voltage regulators, a voltage sensor at the terminals a plating bath, an electrolyte temperature sensor and a personal computer, the rectifier output being connected to the input of the corrector power factor, the output of which is connected to the inputs of independent regulators of the anode and cathode voltage, the outputs of which are connected to the inputs of the autonomous current inverter, the output of which is connected to the terminals of the galvanic bath, the voltage sensor of the rectifier, the output current sensor of the autonomous current inverter, the voltage sensor at the terminals of the galvanic bath and the electrolyte temperature sensor is connected to the inputs of the control system, the control outputs of which are connected to the control inputs of the power factor corrector, reg the anode and cathode voltages and an autonomous current inverter, the microprocessor control system for the technological current source is used as the control system, which implements the required algorithms for automatic stabilization or change of the microplasma oxidation process parameters in accordance with the established mode and connected to a personal computer with which parameters are set microplasma oxidation process, its monitoring and logging.