RU2441108C1 - Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys - Google Patents
Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2441108C1 RU2441108C1 RU2011100274/02A RU2011100274A RU2441108C1 RU 2441108 C1 RU2441108 C1 RU 2441108C1 RU 2011100274/02 A RU2011100274/02 A RU 2011100274/02A RU 2011100274 A RU2011100274 A RU 2011100274A RU 2441108 C1 RU2441108 C1 RU 2441108C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- input
- output
- inputs
- outputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для электролитической обработки поверхностей металлов и сплавов с целью получения оксидных покрытий.The invention relates to equipment for electrolytic surface treatment of metals and alloys with the aim of obtaining oxide coatings.
Известно устройство для микродугового оксидирования металлов и сплавов (пат. РФ №2083731, опубл. 1997.07.10), содержащее две клеммы для подключения к сети электропитания, ванну для электролита, корпус которой подключен к первой клемме, токоподвод для оксидируемой детали, блок циклирования режимов, несколько анодных и катодных силовых модулей, объединенных в анодную и катодную группы, соответственно, и систему управления, входы которой подсоединены к выходу блока циклирования режимов. Известное устройство позволяет формировать и подавать на оксидируемую деталь катодные и анодные импульсы напряжения, превышающие по величине входное напряжение. Однако импульсы напряжения могут подаваться на оксидируемую деталь только с частотой входной питающей сети, причем они не могут одновременно регулироваться по амплитуде, по длительности, по форме (регулирование по форме импульса отсутствует), поскольку разряд конденсаторов происходит по экспоненте, а длительность разряда зависит от сопротивления нагрузки (параметров оксидируемой детали), которое может меняться в широких пределах, в том числе во время процесса оксидирования. Кроме того, известное устройство не обеспечивает формирования постоянного напряжения. Используемая в известном устройстве схема во избежание короткого замыкания фазы входной питающей сети при заземлении корпуса ванны требует строгого соответствия подключения одной клеммы к «нулю» входной питающей сети, а второй - к фазе входной питающей сети.A device for microarc oxidation of metals and alloys (US Pat. RF No. 2083731, publ. 1997.07.10), containing two terminals for connecting to the power supply, a bath for the electrolyte, the housing of which is connected to the first terminal, current supply for the oxidized part, the mode cycling unit , several anode and cathode power modules, combined into anode and cathode groups, respectively, and a control system whose inputs are connected to the output of the mode cycling unit. The known device allows you to generate and apply to the oxidized part of the cathode and anode voltage pulses, exceeding the input voltage. However, voltage pulses can be supplied to the oxidizable part only with the frequency of the input mains, and they cannot be simultaneously controlled in amplitude, in duration, in shape (there is no regulation in the shape of the pulse), since the capacitors discharge exponentially, and the discharge duration depends on the resistance load (parameters of the oxidized part), which can vary within wide limits, including during the oxidation process. In addition, the known device does not provide a constant voltage. The circuit used in the known device in order to avoid a short circuit of the phase of the input supply network when grounding the body of the bath requires a strict correspondence between connecting one terminal to “zero” of the input supply network and the second to the phase of the input supply network.
Известно устройство для микродугового оксидирования металлов и их сплавов (пат. РФ №2181392, опубл. 2001.04.20), снабженное управляющей машиной на базе персонального компьютера с периферийными цифроаналоговыми устройствами и содержащее ванну для электролита, три вентиля, токоподвод для оксидируемой детали, источник питания (с двумя клеммами), который содержит два повышающих трансформатора, микроконтроллер управления вентилями, датчик тока, датчик напряжения и датчик импульсов, блок питания периферийных устройств, при этом первая клемма источника питания заземлена и соединена через датчик импульсов с двумя повышающими трансформаторами, а вторая клемма источника питания соединена через датчик тока, три управляемых вентиля с двумя повышающими трансформаторами. Известное устройство обеспечивает формирование импульсов, превышающих по амплитуде входное напряжение. Однако известное устройство обеспечивает подачу на оксидируемую деталь импульсов только с частотой входного питающего напряжения, при этом оно не обеспечивает подачи постоянного напряжения, а только импульсное либо пульсирующее, в зависимости от угла открытия тиристоров, и не может устанавливать форму импульсов (или части импульсов), отличающуюся от формы сигнала, приходящего с вторичных обмоток трансформаторов. Кроме того, к недостаткам известного устройства следует отнести большие потери электрической мощности за счет использования низкочастотных повышающих трансформаторов вследствие их низкого коэффициента полезного действия (КПД); эти трансформаторы имеют также большие габариты и вес.A device for microarc oxidation of metals and their alloys (US Pat. RF No. 2181392, publ. 2001.04.20), equipped with a control machine based on a personal computer with peripheral digital-to-analog devices and containing a bath for the electrolyte, three valves, current lead for the oxidized part, power supply (with two terminals), which contains two step-up transformers, a valve control microcontroller, a current sensor, a voltage sensor and a pulse sensor, a power supply unit for peripheral devices, while the first terminal Single supply grounded and connected through a pulse transmitter with two step-up transformers, and the second power supply terminal is connected through a current sensor, the three controlled valve with two step-up transformers. The known device provides the formation of pulses exceeding the amplitude of the input voltage. However, the known device provides the supply to the oxidized part of the pulses only with the frequency of the input supply voltage, while it does not provide a constant voltage, but only pulsed or pulsating, depending on the opening angle of the thyristors, and cannot establish the shape of the pulses (or part of the pulses), different from the waveform coming from the secondary windings of the transformers. In addition, the disadvantages of the known device include large losses of electric power due to the use of low-frequency step-up transformers due to their low coefficient of performance (COP); these transformers are also large in size and weight.
Наиболее близким к заявляемому является устройство для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов (пат. РФ №2395631, опубл. 2010.07.27), содержащее источник питания, ванну с электролитом, в который помещается оксидируемое изделие, датчики тока и напряжения, входы которых соединены с оксидируемым изделием, два аналого-цифровых преобразователя напряжения и тока, тиристорный преобразователь напряжения, систему импульсно-фазового управления, силовой повышающий трансформатор, два выпрямителя, два фильтра, два импульсных преобразователя напряжения, блок драйверов, переключатель режимов работы, управляющую электронно-вычислительную машину на базе микропроцессора с периферийными аналого-цифровыми преобразователями, микроконтроллер управления, вторичный источник питания, пульты дистанционного и ручного управления. Известное устройство позволяет регулировать изменение частоты и напряжения технологических импульсов, подаваемых на оксидируемую деталь в анодном и катодном режимах, при этом амплитуда оксидирующих импульсов для анодного и катодного режимов задается единым контуром управления, включающим все блоки устройства от источника питания до оксидируемого изделия, частота импульсов оксидирования задается частотой переключения импульсных преобразователей напряжения, а тип режима (анодный или катодный) - положением переключателя режимов работы.Closest to the claimed is a device for microarc oxidation of products from metals and metal alloys (US Pat. RF No. 2395631, publ. 2010.07.27), containing a power source, a bath with an electrolyte in which the oxidizable product is placed, current and voltage sensors, the inputs of which connected to the oxidized product, two analog-to-digital voltage and current converters, thyristor voltage converter, pulse-phase control system, power step-up transformer, two rectifiers, two filters, two pulse x voltage converter, driver unit, operating mode switch, microprocessor-based control computer with peripheral analog-to-digital converters, microcontroller control, secondary power source, remote control and manual control. The known device allows you to control the change in the frequency and voltage of the technological pulses supplied to the oxidized part in the anodic and cathodic modes, while the amplitude of the oxidizing pulses for the anodic and cathodic modes is set by a single control loop, including all units of the device from the power source to the oxidized product, the frequency of the oxidation pulses is set by the switching frequency of pulse voltage converters, and the type of mode (anode or cathode) is determined by the position of the operating mode switch you.
Известное устройство имеет следующие недостатки:The known device has the following disadvantages:
1) обеспечивается низкая частота импульсов напряжения, подаваемых на оксидируемое изделие, вследствие того, что на формируемой оксидной пленке при подаче напряжения накапливается электрический заряд, который при снятии напряжения уменьшается по экспоненте. Если в это время приложить к оксидируемому изделию напряжение другой полярности, то это приведет к появлению сквозных токов большой величины, что нарушает процесс формирования оксидной пленки, ухудшая ее свойства, а также может привести в неисправное состояние аппаратуру. Поэтому в режиме подачи серий одиночных или разнополярных импульсов необходимо увеличивать длительность периода следования оксидирующих импульсов;1) a low frequency of voltage pulses supplied to the oxidizable product is ensured due to the fact that an electric charge accumulates on the formed oxide film when voltage is applied, which decreases exponentially when voltage is removed. If at this time a voltage of a different polarity is applied to the oxidized product, this will lead to the appearance of through currents of large magnitude, which disrupts the formation of the oxide film, worsening its properties, and can also lead to malfunctioning of the equipment. Therefore, in the mode of supplying a series of single or bipolar pulses, it is necessary to increase the length of the period of the sequence of oxidizing pulses;
2) большая длительность времени установки анодного и катодного напряжений, а также времени изменения формы и амплитуды импульсов напряжения, подаваемых на оксидируемое изделие в анодно-катодном режиме, вследствие того, что силовой повышающий трансформатор, тиристорный преобразователь со схемой импульсно-фазового управления, относящиеся к силовой части устройства, являются общими при формировании анодного и катодного напряжений, что не обеспечивает быстрого перехода от установленных значений напряжения одного режима к требуемым значениям напряжения другого режима (например, от минимального значения анодного напряжения к максимальному значению катодного напряжения);2) the long duration of the installation of the anode and cathode voltages, as well as the time of changing the shape and amplitude of the voltage pulses supplied to the oxidizable product in the anode-cathode mode, due to the fact that the power step-up transformer, thyristor converter with a pulse-phase control circuit related to power parts of the device are common in the formation of anode and cathode voltages, which does not provide a quick transition from the set voltage values of one mode to the required values niyamas another mode voltage (e.g., from a minimum value of the anode voltage to the maximum value of the cathode voltage);
3) низкий коэффициент полезного действия, значительные габариты и вес устройства, что обусловлено использованием низкочастотного силового повышающего трансформатора в случае использования устройства совместно с силовой промышленной электрической сетью, например с 3-фазной сетью 380 В 50 Гц;3) low efficiency, significant dimensions and weight of the device, which is due to the use of a low-frequency power step-up transformer in case of using the device in conjunction with a power industrial electrical network, for example, with a 3-phase 380 V 50 Hz network;
4) ограниченная область применения устройства вследствие того, что используется только переменное входное силовое напряжение, поступающее на вход устройства от входного источника питания.4) the limited scope of the device due to the fact that it uses only an alternating input power voltage supplied to the input of the device from the input power source.
Вышеперечисленные недостатки ограничивают функциональные возможности устройства, обусловливают значительную продолжительность процесса нанесения покрытия, большие энергетические потери во время процесса оксидирования и ограниченную область применения устройства.The above disadvantages limit the functionality of the device, determine the significant duration of the coating process, large energy losses during the oxidation process and the limited scope of the device.
Задачей изобретения является создание устройства, обладающего более широкими функциональными возможностями с одновременным уменьшением его габаритов и веса и увеличением коэффициента полезного действия и расширением области применения.The objective of the invention is to provide a device with wider functionality while reducing its dimensions and weight and increasing efficiency and expanding the scope.
Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей устройства за счет повышения его быстродействия, которое определяется возможностью формирования более коротких импульсов, с большей частотой подаваемых на оксидируемое изделие, за счет сокращения времени установки анодного и катодного напряжений; в увеличении коэффициента полезного действия устройства и уменьшении его габаритов и веса, в снижении общих энергетических потерь в течение процесса оксидирования, а также в расширении области применения за счет возможности работы устройства от источников питания как переменного тока, так и постоянного.The technical result of the invention is to expand the functionality of the device by increasing its speed, which is determined by the possibility of forming shorter pulses with a higher frequency supplied to the oxidized product, by reducing the installation time of the anode and cathode voltages; in increasing the efficiency of the device and reducing its size and weight, in reducing the overall energy loss during the oxidation process, as well as in expanding the scope due to the possibility of the device from both AC and DC power sources.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для плазменно-электролитического оксидирования металлов и сплавов, содержащее источник питания, ванну с электролитом для оксидирования изделия, два выпрямителя, два фильтра, два импульсных преобразователя напряжения, блок драйверов, переключатель режимов работы, датчик тока и датчик напряжения, аналого-цифровой преобразователь тока, аналого-цифровой преобразователь напряжения, управляющую электронно-вычислительную машину, микроконтроллер управления, причем выход управляющей электронно-вычислительной машины подключен к первому входу микроконтроллера управления, выход первого выпрямителя подключен к входу первого фильтра, выход второго выпрямителя подключен к входу второго фильтра, первый вход первого импульсного преобразователя напряжения подключен к первому выходу блока драйверов, первый вход второго импульсного преобразователя напряжения подключен ко второму выходу блока драйверов, выход первого импульсного преобразователя напряжения подключен к первому входу переключателя режимов работы, ко второму входу которого подключен выход второго импульсного преобразователя напряжения, третий вход переключателя режимов работы подключен к третьему выходу блока драйверов, а выход переключателя режимов работы подключен к оксидируемому изделию, к входу датчика тока и к входу датчика напряжения, выход датчика напряжения подключен к входу аналого-цифрового преобразователя датчика напряжения, выход которого подключен ко второму входу микроконтроллера управления, выход датчика тока подключен к входу аналого-цифрового преобразователя датчика тока, выход которого подключен к третьему входу микроконтроллера управления, первый выход микроконтроллера управления подключен к входу блока драйверов, дополнительно содержит управляемый электронный разрядник, два измерителя напряжения, два высокочастотных силовых повышающих трансформатора, два регулятора напряжения, два коммутатора, два логических элемента «И», генератор высокочастотных сигналов, причем выход генератора высокочастотных сигналов подключен к первым входам первого и второго логических элементов «И», выходы которых подключены к первым входам соответственно первого и второго коммутаторов, вторые входы коммутаторов соединены вместе и подключены к источнику питания, выходы первого и второго коммутаторов подключены к входам соответственно первого и второго высоковольтных силовых повышающих трансформаторов, выходы которых подключены к входам соответственно первого и второго выпрямителей; при этом выходы первого и второго фильтров подключены к входам первого и второго измерителей напряжения и к первым входам соответственно первого и второго регуляторов напряжения, выходы которых подключены ко вторым входам импульсных преобразователей напряжения; выход переключателя режимов работы подключен к первому контакту электронного разрядника, второй контакт которого подключен к ванне с электролитом, а управляющий вход разрядника подключен ко второму выходу микроконтроллера управления, третий и четвертый выходы которого подключены соответственно ко вторым входам первого и второго регуляторов напряжения; пятый и шестой выходы микроконтроллера управления подключены ко вторым входам соответственно первого и второго логических элементов «И», четвертый и пятый входы микроконтроллера управления подключены к выходам соответственно первого и второго измерителей напряжения.The specified technical result is achieved in that a device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys containing a power source, a bath with an electrolyte for oxidizing the product, two rectifiers, two filters, two pulse voltage converters, a driver unit, a mode switch, a current sensor and a sensor voltage, analog-to-digital current converter, analog-to-digital voltage converter, control electronic computer, control microcontroller, and the control output The electronic computer is connected to the first input of the control microcontroller, the output of the first rectifier is connected to the input of the first filter, the output of the second rectifier is connected to the input of the second filter, the first input of the first pulse voltage converter is connected to the first output of the driver unit, the first input of the second pulse voltage converter is connected to the second output of the driver unit, the output of the first pulse voltage converter is connected to the first input of the operating mode switch, about the second input of which the output of the second pulse voltage converter is connected, the third input of the mode switch is connected to the third output of the driver unit, and the output of the mode switch is connected to the oxidized product, to the input of the current sensor and to the input of the voltage sensor, the output of the voltage sensor is connected to the analog input -digital converter of the voltage sensor, the output of which is connected to the second input of the microcontroller control, the output of the current sensor is connected to the input of an analog-to-digital converter a current sensor, the output of which is connected to the third input of the control microcontroller, the first output of the control microcontroller is connected to the input of the driver unit, additionally contains a controllable electronic arrester, two voltage meters, two high-frequency power step-up transformers, two voltage regulators, two switches, two logical elements "AND ", A generator of high-frequency signals, and the output of the generator of high-frequency signals is connected to the first inputs of the first and second logical elements" AND ", the output which are connected to the first inputs of the first and second switches, respectively, the second inputs of the switches are connected together and connected to a power source, the outputs of the first and second switches are connected to the inputs of the first and second high-voltage power step-up transformers, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second rectifiers, respectively ; the outputs of the first and second filters are connected to the inputs of the first and second voltage meters and to the first inputs of the first and second voltage regulators, respectively, the outputs of which are connected to the second inputs of the pulse voltage converters; the output of the operation mode switch is connected to the first contact of the electronic spark gap, the second contact of which is connected to the bath with electrolyte, and the control input of the spark gap is connected to the second output of the control microcontroller, the third and fourth outputs of which are connected to the second inputs of the first and second voltage regulators, respectively; the fifth and sixth outputs of the control microcontroller are connected to the second inputs of the first and second logic elements “I”, respectively, the fourth and fifth inputs of the control microcontroller are connected to the outputs of the first and second voltage meters, respectively.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показана функциональная схема устройства.The invention is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram of the device.
Устройство содержит источник питания 1, ванну 2 с электролитом 3 и оксидируемым изделием 4, выпрямители 5, 6, фильтры 7, 8, импульсные преобразователи напряжений 9, 10, блок драйверов 11, переключатель режимов работы 12, датчик тока 13 и датчик напряжения 14, аналого-цифровые преобразователи тока и напряжения 15, 16, микроконтроллер управления 17, управляющую электронно-вычислительной машину (ЭВМ) 18, высокочастотные силовые повышающие трансформаторы 19, 20, коммутаторы 21, 22, логические элементы «И» 23, 24, генератор высокочастотных сигналов 25, измерители напряжения 26, 27, регуляторы напряжения 28, 29, управляемый электронный разрядник 30, выполненный с возможностью параллельного подключения к оксидируемому изделию 4 при выключенном переключателе режимов работы 12.The device contains a power source 1, a
Устройство имеет две раздельные схемы формирования анодного и катодного напряжений: к одной схеме (например, анодной) относятся коммутатор 21, логический элемент «И» 23, высокочастотный силовой повышающий трансформатор 19, выпрямитель 5, фильтр 7, измеритель напряжения 26, регулятор напряжения 28, импульсный преобразователь напряжения 9; к другой схеме (например, катодной) относятся коммутатор 22, логический элемент «И» 24, высокочастотный силовой повышающий трансформатор 20, выпрямитель 6, фильтр 8, измеритель напряжения 27, регулятор напряжения 29, импульсные преобразователь напряжения 10.The device has two separate circuits for the formation of anodic and cathodic voltages: one circuit (for example, anodic) includes a
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Входное переменное (либо постоянное) напряжение от источника питания 1 поступает на вход схем, преобразующих входное напряжение в высокочастотное, а именно на коммутаторы 21, 22, которые стробируются высокочастотным сигналом, поступающим от логических элементов «И» 23, 24, на одни из входов которых непрерывно поступает высокочастотный сигнал от генератора высокочастотных сигналов 25, а на другие входы - сигналы управления от микроконтроллера управления 17. На выходе коммутаторов 21, 22 формируются пачки импульсов с высокочастотным заполнением и регулируемой длительностью, огибающими которых является входное напряжение. Высокочастотное напряжение поступает на входы высокочастотных силовых повышающих трансформаторов 19, 20, с выходов которых напряжение поступает на выпрямители 5, 6 и далее на фильтры 7, 8, обеспечивая на входах регуляторов напряжения 28, 29 прогнозируемое напряжение на заданный период времени для анодной и катодной составляющих процесса.The input alternating (or constant) voltage from the power source 1 is fed to the input of circuits that convert the input voltage to high-frequency, namely,
Напряжение с выходов фильтров 7, 8, измеренное измерителями напряжения 26, 27, поступает в микроконтроллер управления 17.The voltage from the outputs of the filters 7, 8, measured by
Регуляторы напряжения 28, 29, управляемые сигналами, поступающими от микроконтроллера управления 17, задают форму и амплитуду подаваемого на оксидируемое изделие напряжения (при постоянно включенных преобразователях напряжения 9, 10), регулируя форму участков формовочной характеристики, и/или каждого импульса (например, короткий фронт, плоская вершина и последующий спад, или плавно нарастающий фронт и короткий спад, или плавно нарастающий фронт и плавно нисходящий спад и т.п.), и/или пачки импульсов.
Импульсные преобразователи напряжения 9, 10, управляемые через блок драйверов 11 микроконтроллером управления 17, формируют сигналы, подаваемые на оксидируемое изделие 4 в виде отдельных импульсов, пачек импульсов, огибающая которых задается регуляторами напряжения 28, 29, а в постоянно включенном состоянии обеспечивают передачу напряжения, устанавливаемого на выходах регуляторов напряжения 28, 29, в том числе постоянного напряжения.
Регуляторы напряжения 28, 29 совместно с импульсными преобразователями напряжения 9, 10 обеспечивают формирование как импульсных, так и медленноменяющихся, в том числе постоянных, напряжений.
Переключатель режимов работы 12 подключает к оксидируемому изделию анодное или катодное напряжение, при этом обеспечивает установку заданных длительностей временных интервалов анодных или катодных напряжений, импульсов, пачек импульсов, подаваемых на оксидируемое изделие 4, или отключает любое напряжение от оксидируемого изделия 4 во время паузы или на время включения разрядника 30.The
Датчик тока 13 и датчик напряжения 14 формируют сигналы, соответствующие значениям тока и напряжения, подаваемым на оксидируемое изделие 4, а аналого-цифровые преобразователи тока и напряжения 15, 16 преобразуют эти сигналы в цифровой код и передают их в микроконтроллер управления 17.The
Управляемый микроконтроллером управления 17 электронный разрядник 30 при отключенном переключателе 12 режимов работы подключается параллельно оксидируемому изделию 4, разряжая накопившийся на нем заряд и обеспечивая возможность формирования более коротких (с более коротким задним фронтом) импульсов напряжения или тока и подачи их с большей частотой на оксидируемое изделие, повышая так называемое быстродействие устройства, обеспечивая расширение функциональных возможностей устройства и сокращение общего времени воздействия на оксидируемое изделие.The
С помощью управляющей ЭВМ 18 задаются параметры режимов обработки оксидируемого изделия: униполярный или биполярный (анодно-катодный) режимы, значение и скорость изменения напряжения (или тока) для каждого режима в течение процесса оксидирования, форма импульсов и/или пачек импульсов напряжения (или тока), длительность импульсов и/или пачек импульсов оксидирования, продолжительность пауз в течение процесса и другие параметры.Using the control computer 18, the parameters of the processing modes of the oxidized product are set: unipolar or bipolar (anode-cathode) modes, value and rate of change of voltage (or current) for each mode during the oxidation process, pulse shape and / or burst of voltage pulses (or current ), the duration of pulses and / or bursts of pulses of oxidation, the duration of pauses during the process and other parameters.
Микроконтроллер управления 17 получает от управляющей ЭВМ 18 программу выполнения каждого конкретного процесса оксидирования, в том числе параметры формовочных характеристик как для анодного, так и для катодного режимов работы, осуществляет управление работой устройства в соответствии с полученной от управляющей ЭВМ 18 программой, выполняет измерение напряжения (тока) на оксидируемом изделии и контроль напряжения на выходах фильтров 7, 8 (на входах регуляторов напряжения 28, 29), передает в управляющую ЭВМ 18 параметры осуществляемого процесса оксидирования, результаты его выполнения и другую информацию.The
При формировании как анодного, так и катодного напряжений задействованы два контура управления. К первому контуру управления относятся блоки: для одного режима (например, анодного) - коммутатор 21, логический элемент «И» 23, высокочастотный силовой повышающий трансформатор 19, выпрямитель 5, фильтр 7, измеритель напряжения 26 и микроконтроллер управления 17; для другого режима (например, катодного) - коммутатор 22, логический элемент «И» 24, высокочастотный силовой повышающий трансформатор 20, выпрямитель 6, фильтр 8, измеритель напряжения 27 и микроконтроллер управления 17.In the formation of both the anode and cathode voltages, two control loops are involved. The first control loop includes blocks: for one mode (for example, anode) -
Ко второму контуру управления относятся блоки: для одного режима (например, анодного) - регулятор напряжения 28, импульсный преобразователь напряжения 9, блок драйверов 11, переключатель режимов работы 12, датчик тока 13 и датчик напряжения 14, аналого-цифровые преобразователи тока и напряжения 15, 16, микроконтроллер управления 17 и управляемый электронный разрядник 30; для другого режима (например, катодного) - регулятор напряжения 29, импульсный преобразователь напряжения 10, блок драйверов 11, переключатель режимов работы 12, датчик тока 13, датчик напряжения 14, аналого-цифровые преобразователи тока и напряжения 15, 16, микроконтроллер управления 17 и управляемый электронный разрядник 30The second control circuit includes blocks: for one mode (for example, anode), a
При работе устройства каждая формовочная характеристика процесса плазменно-электролитического оксидирования разделяется на отдельные участки, например участок подъема напряжения до заданного значения, пауза, в течение которой напряжение, подаваемое на оксидируемое изделие, равно нулю, участок стабилизации тока в течение заданного времени и т.д. В свою очередь, каждый участок процесса оксидирования условно разбивается на миниучастки, для каждого из которых определяется максимальное напряжение, устанавливаемое на выходе фильтров 7, 8 первыми контурами управления. Напряжение на выходах указанных фильтров 7, 8 поддерживается первыми контурами управления таким, чтобы для данного миниучастка процесса оксидирования обеспечить подачу напряжения заданной величины на оксидируемое изделие с учетом падения напряжения на последующих элементах: регуляторе напряжения 28, импульсном преобразователе напряжения 9 и переключателе режима работы 12 - для одного режима (например, анодного); регуляторе напряжения 29, импульсном преобразователе напряжения 10 и переключателе режима работы 12 - для другого режима (например, катодного).When the device is in operation, each molding characteristic of the plasma-electrolytic oxidation process is divided into separate sections, for example, a section for raising the voltage to a predetermined value, a pause during which the voltage supplied to the oxidized article is zero, a current stabilization section for a predetermined time, etc. . In turn, each section of the oxidation process is conditionally divided into mini-sections, for each of which the maximum voltage determined at the output of the filters 7, 8 by the first control loops is determined. The voltage at the outputs of these filters 7, 8 is supported by the first control loops so that for a given mini-section of the oxidation process, provide a voltage of a given value to the oxidizable product, taking into account the voltage drop at the following elements:
Применение упомянутых первых контуров управления позволяет обеспечить быстрый переход от установленных значений напряжения оксидирования одного режима к установленным значениям напряжения оксидирования другого режима, а также снизить потери рассеивания электрической мощности на элементах схемы (регуляторы напряжения 28, 29, высокочастотные силовые повышающие трансформаторы 19, 20) в процессе оксидирования и тем самым повысить коэффициент полезного действия устройства, что в конечном счете уменьшает расход электроэнергии в течение всего процесса оксидирования изделия.The application of the aforementioned first control loops makes it possible to quickly switch from the set values of the oxidation voltage of one mode to the set values of the oxidation voltage of another mode, and also reduce the loss of dissipation of electric power on the circuit elements (
Второй контур управления устанавливает частоту импульсов, форму, длительность и амплитуду каждого импульса или огибающей пачки импульсов напряжения (или тока) или форму и значение медленно меняющегося напряжения (или тока), подаваемого на оксидируемое изделие, что, в совокупности с применением электронного разрядника 30, повышает быстродействие устройства.The second control circuit sets the frequency of the pulses, the shape, duration and amplitude of each pulse or envelope of a packet of pulses of voltage (or current) or the shape and value of a slowly changing voltage (or current) supplied to the oxidizable product, which, in combination with the use of an
Применение высокочастотных силовых повышающих трансформаторов 19, 20 обеспечивает уменьшение габаритов и веса устройства и, в совокупности, с введением коммутаторов 21, 22, логических элементов «И» 23, 24, измерителей напряжения 26, 27, которые вместе с выпрямителями 5, 6, фильтрами 7, 8 и микроконтроллером управления 17 образуют упомянутые первые контуры управления с разделением участков формовочной характеристики на миниучастки, а также введение генератора высокочастотных сигналов 25 обеспечивают увеличение коэффициента полезного действия устройства (снижение потребляемой электроэнергии).The use of high-frequency power step-up
Заявляемое устройство промышленно применимо, так как при его изготовлении могут быть использованы широко распространенные устройства и компоненты, такие как:The inventive device is industrially applicable, since in its manufacture can be used widespread devices and components, such as:
- повышающие трансформаторы 19, 20 могут быть изготовлены на ферритовых тороидальных сердечниках или на тороидальных магнитопроводах «гаммамет», фирма ОАО «Гаммамет», Россия;- step-up
- коммутаторы 21, 22 могут быть изготовлены на модулях одиночного IGBT-ключа типа М9 АЛЕИ. 435744.031, фирма ЗАО «Электрум АВ», Россия;-
- логические элементы «И» 23, 24 могут быть изготовлены на драйвере ДРБ280, фирма ЗАО «Электрум АВ», Россия;- “I”
- высокочастотный генератор 25 может быть выполнен на кварцевом генераторе ГК 154-П-Б, фирма НПФ «БМГ ПЛЮС», Россия;- high-
- измерители напряжения 26, 27 - могут использоваться средства измерений с цифровым выходом, например мультиметр цифровой U1253B, фирма Agilent Technologies, США;-
- регуляторы напряжения 28, 29 могут быть изготовлены на мощных высоковольтных биполярных транзисторах КТ8192; фирма ОАО «Особое конструкторское бюро «Искра», Россия;-
- электронный разрядник 30 может быть выполнен на модуле одиночного IGBT-транзистора BSM100GB170DCL, фирма Infineon Technologies AG, ФРГ.-
Широкие функциональные возможности заявляемого устройства позволяют использовать его для обработки изделий из самых различных металлов и сплавов, а также сократить время процесса оксидирования и повысить качество получаемых оксидных покрытий.The wide functionality of the claimed device allows you to use it to process products from a wide variety of metals and alloys, as well as reduce the time of the oxidation process and improve the quality of the resulting oxide coatings.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100274/02A RU2441108C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011100274/02A RU2441108C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2441108C1 true RU2441108C1 (en) | 2012-01-27 |
Family
ID=45786487
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011100274/02A RU2441108C1 (en) | 2011-01-11 | 2011-01-11 | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2441108C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2584058C1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-05-20 | Алексей Борисович Рогов | Device for plasma-electrolytic oxidation of valve metals and alloys thereof |
| RU2623531C1 (en) * | 2016-10-24 | 2017-06-27 | Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО "ВНИКТИ") | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys |
| RU2635120C1 (en) * | 2017-01-27 | 2017-11-09 | Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО "ВНИКТИ") | Device for microarc metal and alloy oxidation |
| RU2733852C1 (en) * | 2020-01-27 | 2020-10-07 | ФГБОУ ВО "Тольяттинский государственный университет" | Device for micro-arc oxidation of metals and alloys |
| RU2775987C1 (en) * | 2021-06-06 | 2022-07-12 | Юрий Иванович Красников | Apparatus for micro-arc oxidation of products made of metals and alloys |
-
2011
- 2011-01-11 RU RU2011100274/02A patent/RU2441108C1/en active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2584058C1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-05-20 | Алексей Борисович Рогов | Device for plasma-electrolytic oxidation of valve metals and alloys thereof |
| RU2623531C1 (en) * | 2016-10-24 | 2017-06-27 | Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО "ВНИКТИ") | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys |
| RU2635120C1 (en) * | 2017-01-27 | 2017-11-09 | Акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (АО "ВНИКТИ") | Device for microarc metal and alloy oxidation |
| RU2733852C1 (en) * | 2020-01-27 | 2020-10-07 | ФГБОУ ВО "Тольяттинский государственный университет" | Device for micro-arc oxidation of metals and alloys |
| RU2775987C1 (en) * | 2021-06-06 | 2022-07-12 | Юрий Иванович Красников | Apparatus for micro-arc oxidation of products made of metals and alloys |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103916004B (en) | Power factor correction circuit and control method thereof | |
| RU2441108C1 (en) | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys | |
| US8488346B2 (en) | Power conversion apparatus and method | |
| US20200304109A1 (en) | Pulse width modulation technique with time-ratio duty cycle computation | |
| CN111064356B (en) | Power supply circuit capable of improving power factor | |
| CN110333416A (en) | A kind of high-voltage electrolytic capacitor durability testing system and method | |
| RU92261U1 (en) | SINGLE-PHASE AC VOLTAGE CONVERTER TO CONSTANT WITH POWER FACTOR CORRECTOR | |
| Radianto et al. | Design and implementation of fast PWM boost converter based on low cost microcontroller for photovoltaic systems | |
| Jha et al. | Hardware implementation of single phase power factor correction system using micro-controller | |
| US9742309B2 (en) | Waveform shape discriminator | |
| Burkin et al. | A device for forming a stepwise-decreasing current for charging a capacitive energy storage | |
| TWI678874B (en) | Power supply circuit with improved power factor | |
| RU100082U1 (en) | DEVICE FOR MICRO-ARCH MODIFICATION OF SURFACE OF METALS AND ALLOYS | |
| CN211826257U (en) | High-voltage electrolytic capacitor durability test system | |
| RU175505U1 (en) | CONTROLLABLE DEVICE FOR CURTAINABLE CURRENT INVERTER FOR INDUCTION HEATING WITH VARIABLE CHANGE OF LOAD | |
| RU2819809C1 (en) | Frequency converter with dc switching device | |
| KR101776617B1 (en) | Isolated bridgeless power factor corrector converter | |
| RU2572165C1 (en) | Device for testing of electric meters | |
| RU2231901C2 (en) | Method and device for regulating voltage of any kind | |
| Huang et al. | Analysis and implementation of LLC inverters for ozone-driven system with constant-current control | |
| US20190115847A1 (en) | Energy recovery rectifier device | |
| Krystkowiak et al. | Simulation and experimental models of 3-phase diode rectifier with current modulation in DC circuit | |
| RU2551118C1 (en) | Pulse voltage source | |
| RU2661344C2 (en) | Radio transmitter high voltage power supply device | |
| RU2394349C2 (en) | Method for control of parallel voltage inverter |