SU1125303A1 - Установка дл питани гальванических ванн асимметричным током - Google Patents

Abstract

УСТАНОВКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАНН АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ, включающа  общий и дополнительный . регул торы напр жени , соединенные параллельно между собой, основные и дополнительные силовые трансформаторы , соединенные последовательно вторичными обмотками, вьшр миТельные элементы в виде тиристоров, соединенных последовательно, трансформатор дл  управлени  тиристорами, о тличающа с  тем, что, с целью повышени  качества обработки путем точной и линейной регулировки параметра асимметрии, первична  обмотка дополнительного силового трансформатора вьшолнена с отводами, соединенными с переключателем, а вторичные обмотки основного и дополнительного силовых трансфор1маторов соединены согласованно, причем начало вторичной обмотки дополнительного трансформатора соединено с катодом, а конец т с анодом последовательно соединенных тиристоров, средн   точка (Л тиристоров соединена с одним концом нагрузки, а конец вторичной обмотки основного трансформатора - с другим ее концом.

Description

Изобретение относитс  к гальванотехнике и может быть использовано дл  питани  гальванических ванн асим метричным током. Известна установка дл  электрохимической обработки изделий асимметричным током, содержаща  источник переменного тока, регул тор напр жени , силовой трансформатор, управл емые вьтр мительш 1е элементы Щ . Однако эта установка не позвол ет точно и линейно регулировать парамет асимметрии при малых его значени х. Поэтому она не позвол ет получать ка чественные, равномерные, без шероховатостей покрыти  и увеличить прочность сцеплени  покрыти  с основой, повысить качество анодной обработки легкопассивирзпощихс  металлов (железо, титан, никель и их сплавы) в тех процессах, где необходимо измен ть параметр асимметрии /3 точно и линейно при его малых значени х (например, от 1 до 3)о Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результа;ту  вл етс  установка дл  питани  гальванических ванн асим метричным током, гключающа  общий и дополнительньй регул торы напр жени , соединенные параллельно между собой, основные и дополнительные силовые трансформаторы, соединенные последовательно вторичными обмотками , вьшр мительные элементы в виде тиристоров, соединенных последовательно , трансформатор дл  управлени  тиристорами 2 „ Недостатком известной установки  вл етс  то, что имеютс  два диапазона регулировани  jb , когда . При этом в каждом диапазоне 3 может устанавливатьс  плавно. Изменение /3 происходит в общем случае по закону fl f (т- ), т.е. по параболе. Шкала выставлени  р не линейна , а точность выставлени  при плавном регулировании уменьшаетс  от начала шкалы к концу н градуировка шкалы затруднительна и нелинейна. У предлагаемой установки Я в каждом поддиапазоне регулируетс  по линейному закону за счет определенного подключени  трансформаторов и тиристоров. При этом (), т.е регулируетс  по линейному эйкону„ Точность выставлени  f) имеет одинаковую погрешность в начале и в конце шкалы каждого поддиапазона. Градуировка шкапы /) проста  и линейна . При этом плавно выставл емый параметр И имеет посто нную погрешность , тогда как у известного погрешность увеличиваетс  к концу шкалы, из-за нелинейности шкалы, что при- водит к большему разбросу технологического режима. Цель изобретени  - повьш1ение качества , обработки путем точной и линейной регулировки параметра асимметрии . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в установке дл  питани  гальванических ванн асимметричным током, включающей общий и дополнительньй регул торы напр жени , соединенные параллельно между собой, основные и дополнительные силовые трансформаторы, соединенные последовательно вторичными обмотками, вьшр мительные элементы в виде тиристоров , соединенных последовательно, трансформатор дл  управлени  тиристорами , первична  обмотка дополнительного силового трансформатора вьтолнена с отводами, соединенными с переключателем, а вторичные обмотки основного и дополнительного силовых трансформаторов соединены согласованно , причем начало вторичной обмотки дополнительного трансформатора соединено с катодом, а конец с анодом последовательно соединенных тиристоров. Средн   точка тиристоров соединена с одним концом нагрузки, а конец вторичной обмотки OCHOBHOI O трансформатора - с другим ее концом. Такое исполнение установки дает возможность линейно измен ть при различных диапазонах, что приводит к увеличению точности выставлени  значений / . А значение ft вли ет на величину прочности сцеплени  покрыти  с основой, на шероховатость поверх.- ности при анодной обработке. На фиго 1 представлена принципиальна  схема установкиf на фиг. 2 временные диаграммы токов за полный период; на фиг,, 3 - изменение от значени  in в дол х от If (1i -1. дл  известной 2/ 3{ 4; -2; -3 , -А - дл  предлагаемой установок). Установка состоит из общего 1 и . дополнительного 2- регул торов напр жени , основного 3 и дополнительного 4 силовых трансформаторов, тиристоров 5 и 6, нагрузки 7 трансформатора 8 управлени  тиристорами и переключател  9 о При этом вход общего регул тора 1 напр жени  соединен с первичной обмоткой основного силового трансфор матора 3 и с входом дополнительного регул тора 2 напр жени , выход последнего соединен через переключатель 9 диапазонов регулировани  /3 с первичной обмоткой дополнительного трансформатора 4. Вторичные обмотки основного 3 и дополнительного 4 сило вых трансформаторов соединены последовательно и согласованно Запуск тиристоров 5 и 6 синхронизирован с частотой сети трансформатором 8. Тиристоры соединены последовательно и подключены к вторичным обмоткам си ловыми трансформаторами 3 и 4 и к нагрузке (фиг. 1). Установка работает следующим образом . Напр жение сети однофазного тока поступает на регул тор 1 напр жени  и на трансформатор 8. Пусть при этом тиристор 5 открыт, а тиристор 6 закрыт, тогда через нагрузку, 7 прохо дит сумма токов от трансформаторов .3 и 4. При переходе питающего напр жени  сети через нуль тиристор 5 закрываетс  и в последзтощий цикл открываетс  тиристор 6. Тогда через нагрузку 7 проходит ток обратного направлени  только от трансформатора 3. Измен   напр жение на трайсформаторе 4 регул тором 2 напр жени  можно плавно установить необходимое значение независимо от среднего значени  тока ср . Как видно из временной диаграммы (фиг. 2), среднее значение тока равно однополупериодному выпр мленному току, полученному с трансформатора 4,и не зависит от величины /) . Величина среднего значени  тока .рассчитываетс  следующим образом.

- iq ;

ii

а . .

Г 2 J И н

и,

b ,

Измен   напр жение на дополнительном трансформаторе регул тором 2 напр жени , можно плавно и линейно установить, необходимое з 1ачение в пределах от 1 до выбранного значени  диапазона. Больша  точность ставлени  значений ft достигаетс  - напр жение во вторичной обмотке основного трайсформатора ( напр жение во вторичной обмотке дополнительного трансформатора сопротивление нагрузки составл юща  общего тока на осноэ,ном трансфбрматоре In - составл юща  общего тока на дополнительном трансформаторе ij-.p- среднее значение тока за период. Подставл   в формулу (1) значени  1, и 1 получаем i р Il + 2 i . 2 Отсюда видно, что величина тока от основного трансформатора не вли ет на среднее значение тока и однозначно зависит от положени  дополнительного регул тора напр жени . Например, 112 О оответствует случаю, когда с регул тора 2 напр жени  не снимаетс  напр дение , тогда ij; 0 и.согласно урав , нению (4) t ср 0. В этом случае , т.е. ток симметричен. Величина ( рассчитываетс  следующим образом: ч 41 При и О, О и /3 1. м При значени х напр жений U 0,5{|,; U, ; 2 U, , ...,ilU, сохран етс  равенство « , i ... n 1, , если сопротивление агрузки RH COnets а коэффициенРы 0,5j 1, 2, ..., l завис т от оложени  переключател  диапазона ре+улировани  р , тогда соответствено за счет плавного изменени  напр жени  и 2 О до Uj и макб регул  тором 2 напр жени  и переключателем 9. Например, если регул тор 2 жени  имеет шкалу регулировани  со 100 делени ми, то это означает, что можно выставить 100 различных значе . HJtit напр жени . При U коэф фициент диапазона равен 1, тогда можно получить 100 значений / в пре делах от 1 до 2 (1; 1,04 1,02; 1,03, ... J 1,99, 2). При этом сохран етс  линейность изменени  / . Дл  этого рассмотрим зависимость / от «j ДП  известной и предлагаемой установок. У известной установки вычисл е с  по формуле /3 j- При опреде ленном значении 1 получаем const при RJ, const , тогда (3 f(-r), т.е. /3  вл етс  линейной функцией от  нна, тогдар i (2) т.е. /3 Л етс  линейной функцией. Таким образом,.линейное изменени ( приводит к повышению точности выс тавлени  значени  его, тем Сс1мым улучша  прочность сцеплени  покрыти с основой и уменьша  шероховатость поверхности при анодной обработке. Проведены испытани  установки с импользованием ее как дл  электроосаждени , так и дл  анодной обработки . Рабочие параметры установки: Напр жение сети однофазное, /3 220 Предел регулировки И Выходное напр жение , В0-12 . Ток нагрузки, А 0-30 Пример 1 практического использовани  установки дл  злектроосаждени  железа. При осаждении на симметричном переменном токе выход по току металла незначительный, пор дка 2-15%. Если дать синусоидальному току небольшую асимметрию пор дка Р 1,5-2, то вьпсод по току возрастает значительно до 30% от общего тока и повьш1аетс  прочность сцеплени  покрыти  с основой и уменьшаетс  шероховатость поверхности. Представл ет интерес то, что при этом получаютс  покрыти  более совершенной кристаллической структуры, ввиду чего они обладают Новыми физикохимическими свойствами, которых не удаетс  получить при электроосаждеНИИ на посто нном токе. Прочность сцеплени  покрыти  с основой определ ют в соответствии с известной методикой. Расчёт выхода по току металла производ т весовым методом. Дл  электроосаждени  берут электролит состава, г/л: РеС1л 400, НС1 3. Опыт провод т в ванне размером 14x10x10 см при 25 С, кислотности электролита рН 0,8, плотности тока 15 А/дм без перемешивани . Коэффициент асимметрии мен етс,  от 1 до 2. Образец изготавливают из ст. 10 размерами 2,5x2x0,1 см, а аноды из железа Армко. Параметры переменного тока контролируют с помощью осциллографа типа . Полученные данные сведены в табл. 1. Таблица 1

Пр(олжение табл. 1

Пример 2. При анодной обработке металлов на переменном токе наблюдаетс  малый съем металла. При небольшой асимметрии переменного тока Я 1-2 увеличиваетс  еъем метал /ia и, что особенно важно, не п сивируетс  поверхность анода. Указанна  особенность имеет большое значение при анодной обработке титана, железа и их сплавов. На посто нном токе практически невозможно осуществл ть этот процесс из-за.пассивации поверх ности этих металлов. Определение шероховатости поверхности производ т по классам шероховатости . Дл  анодной обработки берут электролит сбстава, г/л: 350 fe904 10. Опыт провод т чередованием

Известна  Предлагаема 

8 7 8 9 9 9 9 8 переменного тока, ,aвaeмoгo из предлагаемой установки при средней плотно и f6«a Icp. 15 А/дм2 «% посто ннб1%| отка плотностью i 100 А/дм подаваемогоиз селеновой выпр мительной установки ВСА-630/12 продолжительностью 10 с и 30 с соответственно, в  чейке размерами 14x10x10 см, при 20°С. Образец размерами 2,5x2x0,1 см изготавливают из ст. 10, катоды - из свинцовых пластин, коэффициент асимметрии мен етс  от 1 до 2. Параметры переменного тока контролируют осциллографом типа С1-19, а величину посто нного тока - амперметром типа Ml04 с классом точности 0,5. Полученные данные сведены в табл. 2. Таблица 2

9 . 11 Из табл. 1 и 2.,видно, что предлагаема  установка позвол ет увеличить прочность сцеплени  покрыти  с основой выше 130 кгс/см, повысить клйсс обработки /поверхности с 8 до 9 и улучшить внешний вид образца за счет линейного изменени  и повьпиени  точности выставлени  значений |3

В качестве базового объекта вз та установка дл  питани  гальванических ванн асимметричным током на основе вьтр мител  без отсечки, рабочие

Таким образом, предлагаема  установка за счет линейного изменени  позвол ет повысить точность выставлени  значений |3 в 2,5-25 раз в начале и в конце диапазона соответственно , увеличить прочность сцеп2530310

характеристики которого приведены в табл .3 ,по сравнению с которыми предлагаема  установка позвол ет увеличить прочность сцеплени  покрыти  5 с основой на 400-700 МПа, повысить класс обработки поверхности с 8 до 9 и улучшить внешний вид образца.

Точность выставлени  /3 у предлагаемой установки в начале шкалы вьш1е

10 в 2,5 раза, в середине - в 10 раз ив конце - в 25 раз, чем у базового объекта.

Таблица 3

лени  покрыти  с основой на 400 1300 МПа, повысить класс обраб.отки поверхности образца с 8 до 9 и улзгчшить внешний вид образца как после электроосаждени , так и после анодной обработки.

Фиг.1 (

1,

.У

,

.У

, Jta

iPtfZ.

Claims (1)

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАНН АСИММЕТРИЧНЫМ ТОКОМ, включающая общий и дополнительный регуляторы напряжения, соединенные параллельно между собой, основные и дополнительные силовые трансформаторы, соединенные последовательно вторичными обмотками, выпрямительные элементы в виде тиристоров, соединенных последовательно, трансформатор для управления тиристорами, о тличающаяся тем, что, с целью повышения качества обработки путем точной и линейной регулировки параметра асимметрии, первичная обмотка дополнительного силового трансформатора выполнена с отводами, соединенными с переключателем, а вторичные обмотки основного и дополнительного силовых трансформаторов соеди нены согласованно, причем начало вторичной обмотки дополнительного трансформатора соединено с катодом, а конец т с анодом последовательно соединенных тиристоров, средняя точка тиристоров соединена с одним концом нагрузки, а конец вторичной обмотки основного трансформатора - с другим ее концом.

   >

   . * . 1125303