SU1446201A1 - Устройство дл питани гальванических ванн импульсным током - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к гальванотехнике и может быть использовано дл  питани  гальванических ванн импульсным током. Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  гальванического процесса, повышение равномерности покрыти  и сокращение энергозатрат путем ведени  процесса в однородном импульсном магнитном поле . Устройство состоит иэ регулируе

Description

«

4 CD ГС

мого выпр мител  1, соединенного с гальванической ванной 15 через одно- фаз ньм тиристорный мост, в диагональ которого последовательно включен коммутируемые конденсаторы 9 и индуктивна  катушка 8, причем ритки индуктивной катушки охватывают межэлек- тродньш объем электролита гальванической ванны, а магнитна  ее ось совпадает с направлением пол ризующего тока в электролизере. Параметры индуктивной катушки выбираютс  из услови  резонансного режима ее работы с коммутируемыми конденсаторами согласно формуле tij 2 n CDw w(l/D +

1

+ О,,44)О, IkJ, где t - длительность пол ризующего импульса тока, с; С - емкость, коммутируемых конденсаторов, мкФ D - диаметр индуктивной катушки , MJ 1 - длина намотки катушки, м; W - число витков индуктивной катушки; k - эмпирический коэффициент, завис щий от шага намотки. Введение в устройство катушки индуктивности позвол ет повысить коэффициент мощности устройства (cos Cf ) , который стал равным 1,0 вместе 0,93 без катушки , и улучшает вторичное распределение металла на катоде: 78 против 50% соответственно. 3 ил.

1

Изобретение относитс  к гальванотехнике и может быть использовано дл  питани  гальванических ванн (ГВ импульсным током.

Цель изобретени  - интенсификаци гальванического процесса, повышение равномерности покрыти  и сокращение энергозатрат путем ведени  процесса в импульсном однородном магнитном поле.

На фиг.1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства j на фиг.2 - временные диаграммы токов и напр жений, по сн ющие работу устройстваJ на фиг.З - конструкци  ванны с катушкой.

Устройство содержит источник переменного тока, регулируемьй вьшр - митель 1, генератор 2 отпирающих импульсов, коммутатор 3, однофазньм тиристорньй мост (тиристоры 4-7), в диагональ которого включены последовательно индуктивна  катушка 8 и коммутируемые конденсаторы 9, ко- роткозамыкающий тиристор-10, Три идентичных согласующих элемента 11- 13, выходы которых подключены соответственно А, - на тиристоры 6 и 7 А - на тиристоры 4и5, Ад-на ко роткозамыкающий тиристор 10. Выходы согласующих элементов 11-13 подключены к. коммутатору 3, причем согласующий элемент 13 подключён через блок 14 регулируемой задержки.

0

5

0

5

0

5

Включенна  в диагональ тиристор- ного моста индуктивна  катушка 8 охватывает междуэлектродньш объем электролита (между катодом и анодом) а магнитна  ее ось сонаправлена с пол ризующим током электролизера.

. Устройство работает следующим образом .

От внешней промышленной сети переменного тока однофазное либо трехфазное напр жение поступает на регулируемый выпр митель 1, вьшр мленное и сглаженное напр жение U - на гальваническую ванну 15 через однофазньй тиристорньй мост.

Генератор 2 генерирует отпираю- mjie импульсы а с плавной регулировкой , частоты в широком диапазоне. Эти импульсы поступают на коммутатор 3, которьй выдел ет четные Б и нечетные S последовательности отпирающих импульсов , распредел   их соответственно , на согласующие элементы 11 и 12. По поступлению отпирающего четного импульса открываютс  тиристоры 6 и 7, образу  цепь перезар да конденсаторов 9 через гальваническую ванну 15 и индуктивную катушку 8. При этом группа конденсаторов 9 перезар жаетс  от напр жени  +Uj. до -Uc (диаграмма д) равного удвоенному выпр мленному напр жению U регулируемого выпр мител  1 (резонансньй режим работы L - С). Ток перезар да протекает через гальваническую ванну

15, формиру  пол ризующий импульс тока (диаграмма е). Длительность импульса определ етс  частотой свободных колебаний f LC-контура. Аналогично (диаграмма е) измен етс  и маг нитный поток индуктивной катушки 8, формиру  импульсное однородное электромагнитное поле в электролите между катодом и анодом только во врем  протекани  пол ризующего тока. По окончании переходного процесса ток становитс  равным нулю, и тиристоры 6 и 7 закрываютс .

Обратньй перезар д невозможен пока не откроютс  тиристоры 4 и 5. При поступлении четного отпирающего импульса (диаграмма в) на тиристоры 4 и 5 они открываютс , образу  цепь обратного перезар да конденсаторов 9 через гальваническую ванну 15 и катушку 8 индуктивности. При этом конденсатор 9 перезар жаютс  от -Uj до +Uc (диаграмма д), причем ток перезар да проходит через ванну в том же направлении, что и при работе тиристоров 6 и 7 - диаграмма е

Через врем , определ емое блоком 14 регулируемой задержки, отпирающий сигнал (диаграмма г) поступает на короткозамыкающий тиристор 40, который шунтирует гальваническую ванну 15, пропуска  через себ  ток зар да конденсаторов 9, и формирует задний фронт пол ризующего импульса

тока, t

Таким образом, в предлагаемом устройстве пол ризующий ток протекает через индуктивную катушку 8, формиру  однородное электромагнитное поле в электролите между катодом и анодом. Это поле выравнивает истинное распределение плотностей тока и металла по поверхности катода, что позвол ет получать более равномерные по толщине покрыти  при повьш1енных средних значени х рабочих токов,т.е. подн ть качество и интенсифицировать процесс злектроосаждени  металлов.

Напр женность магнитного пол  катушки пропорциональна величине пол ризующего тока (этот же ток протекает и по катушке), т.е. устройство автоматически поддерживает эффективные режимы нанесени  покрытий при любых электрических параметрах его работы.

Устройство может быть выгодно (энергосбережение) использовано,дл 

г 1446201

реализации известных способов нанесени  гальванопокрытий с наложением внешних электромагнитных полей.Внешнее поле необходимо только на врем 

протекани  тока через ванну, а во врем  паузы (при импульсном электролизе ) энергетические затраты идущие .на его (пол ) создание, представл ютс  неоправданными. Так как предлагаемое устройство формирует однородное электромагнитное поле только во врем  протекани  тока через ванну (последовательное включение индуктивной катушки 8 и ванны), то его использование может сэкономить энергию, идущую на поддержание электромагнитного пол  электролизера в паузе.

Параметры индуктивной катушки 8 выбираютс  из услови  резонансного режима ее работы с коммутируемыми конденсаторами 9 при заданной час- тоте свободных колебаний.

Частота свободных колебаний f, выбираетс  из услови 

fo 0 где Т

0

5

0

5

1/Т, 2 t.

t,, 5

период свободных колебаний LC-KOHTypaJ длительность пол ризующих импульсов тока , с.

Ввиду того, что пол ризующий импульс тока формируетс  перезар дом резонансной цепи L - С - R, где R - омическое сопротивление гальванической ванны, дл  поддержани  апериодического протекани  переходньк процессов необходимо выполн ть условие

К Эг

Производ  совместные преобразовани  выражений относительно t, получают уравнение, показывающее взаимосв зь основных параметров устройства , соблюдение которой обеспечивает максимальную эффективность в его работе:

t,(,44)-0,1k.

При этом реактивна  мощность устройства равна нулю, а его коэффициент мощности - единице. Это приводит к компенсации реактивной мощности базового устройства и соответствующему повьш;ению коэффициента мощности (в идеале до единицы).

Введение в устройство катушки индуктивности повышает коэффициент мощности устройства (coscf) , которьй становитс  равным 1,0 вместо 0,93 без катушки, и улучшает вторичное распределение металла на катоде: 78 против 50% соответственно.

Увеличение числа витков катушки

жащее источник переменного тока, регулируемый выпр митель, генератор отпирающих импульсов, коммутатор, согласующие элементы, блок регулируемой задер  ки, короткозамыкающий тиристор и однофазный тиристорный мост, в диагональ которого включены коммутируемые конденсаторы, при этом

(одновременно и индуктивности) приво- ю входы двух согласующих элементов поддит к еще лучшему распределению металла покрыти  на катоде, однако при этом ухудшаетс  коэффициент мощности устройства -i 1. Это объ сн етс , очевидно , увеличением магнитодвижущей силы индуктивной катушки с одной стороны и уходом от режима резонанса с другой стороны. Введение катушки индуктивности в устройство одновременно улучшает вторичное распределение тока по поверхности катода, что создает возможность повысить средние рабочие плотности пол ризующего тока почти в два раза, т.е. предлагаемое устройство позвол ет интенсифицировать процесс, нанесени  гальванических покрытий.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  питани  гальванических ванн импульсным током, содерключены к выходу коммутатора, выходы каждого из них соединены с управл ющими электродами соответствующей пары тиристоров однофазного моста, а

   15 третий согласующий элемент включен между управл ющим электродом коротко- замыкающего тиристора и блоком регулируемой задержки, вход которого соединен с коммутатором, отличаю20 Щ е е с   тем, что, с целью интенсификации гальванического процесса, повышени  равномерности покрыти  и сокращени  энергозатрат путем ведени  процесса в импульсном однород25 ном магнитном поле, оно снабжено катушкой индуктивности, включенной в диагональ тиристорного моста последовательно с коммутируемыми конденсаторами , причем катушка смонтирована в

   30 межзлектродном пространстве соосно с продольной осью ванны.

   жащее источник переменного тока, регулируемый выпр митель, генератор отпирающих импульсов, коммутатор, согласующие элементы, блок регулируемой задер  ки, короткозамыкающий тиристор и однофазный тиристорный мост, в диагональ которого включены коммутируемые конденсаторы, при этом

   ключены к выходу коммутатора, выходы каждого из них соединены с управл ющими электродами соответствующей пары тиристоров однофазного моста, а

   третий согласующий элемент включен между управл ющим электродом коротко- замыкающего тиристора и блоком регулируемой задержки, вход которого соединен с коммутатором, отличаюЩ е е с   тем, что, с целью интенсификации гальванического процесса, повышени  равномерности покрыти  и сокращени  энергозатрат путем ведени  процесса в импульсном однородном магнитном поле, оно снабжено катушкой индуктивности, включенной в диагональ тиристорного моста последовательно с коммутируемыми конденсаторами , причем катушка смонтирована в

   межзлектродном пространстве соосно с продольной осью ванны.

   Фиг. 2