Источник питания импульсно-потенциостатической установки Советский патент 1984 года по МПК G05F1/56 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для получения регенерации или рафинирования металлов электрическим способом.

Известег источник питания потенциостатической установки на основе выпрямительного агрегата, обеспечивающий регулирование тока в диапазоне (20-630 А) lj .

Недостатками такого источника являются большой фоновый ток и низкое быстродействие. Кроме того, источник не обеспечивает импульсно-потенциостатического режима.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является источник питани импульсно-потенциостатической установки, имеющей электрохимический объект с рабочим электродом, вспомогательньы электродом и электродом сравнения, содержащий предварительны усилитель с двумя входами, усилитель мощности и управляемый-генератор калиброванных импульсов, причем выходы усилителя мощности предназначены для подключения к вспомогательному и рабочему электродам электрохимического объекта, входы узла сравнения предназначены для подключения соответственно к рабочему электроду и электроду сравнения, выход узла сравнения соединен с первым.входом предварительного усилителя, второй вход предварительного усилителя соединен с вьгходом упрайляемого генератора калиброванных импульсов, а выход предварительного усилителя связан с входом усилителя мощности. Известный источник позволяет осуществлять потенциостатический и импульсно-потенциостатический релмм электролиза в диапазоне токов от миллиампер до десятков ампер. При этом транзисторный усилитель мощности позволяет иметь низкий уровень пульсаций на любых токах рабочего диапазона высокого быстродействия 2 .

Недостатками известного источника являются транзисторное исполнение усилителя мощности и ручная коррекци параметров управления, что определяет непригодность установки для целей промьшшенного потенциостатирования из-за ограниченной (не более нескольких киловат) выходной мощности и не позволяет оперативно отслеживат

быстроизменяющиеся процессы объекта, резко ограничивая круг допустимых импульсно-потеицпостатическому электролизу технологических задач.

Цель изобретения - повышение производительности установки и обеспечение одностадийного глубокого разделения за счет оперативной коррекции параметров управления и увеличения размаха выходного тока установки при сохранении динамического диапазона заданного электрохимического потенциала.

Поставленная цель достигается тем, что источник питания импульснопотенциостатической установки, имеющей электрохимический объект с рабочим электродом, вспомогательным электродом и электродом сравнения, содержащий предварительный усилитель с двумя входами, усилитель мощности и управляемый генератор кгтиброванных импульсов, причем выходы усилителя мощности предназначены для подключения к вспомогательному и рабочему электродам электрохимического объекта, входы узла сравнения предназначены для подключения соответственно к рабочему электроду и электроду сравнения, выход узла сравнения соединен с первым входом предварительного усилителя, второй вход предварительного усилителя соединен с выходом управляемого генератора калиброванных импульсов, а выход предварительного усилителя связан с входом усилителя мощности, снабжен дополнительным усилителем мощности, управляемым коммутатором аналогового сигнала на два выхода и анализатором параметров потенциостатирования, состоящим из фильтра постоянного тока, интегратора, дифференцирующего блока, амперметра, таймера и контроллера с четырьмя входами ввода данных и двумя выходами управления, причем аналоговый вход коммутатора соединен с выходом предварительного усилителя, первый и второй выходы коммутатора сое цинены соответственно с входами усилителя мощности и, вклю(ЧенНого параллельно ему, дополнительного усилителя мощности, управляющий вход коммутатора соединен с первым выходом управления контроллера анализатора параметров потенциостатирования, второй выход управления контроллера соединен с входом управлеиия генератора калиброванных импульсов, первый, второй, третий и четвертый входы ввода данных контрол лера соединены соответственно с выходами амперметра. Дифференцирующего блока, интегратора и таймера,, входы дифференцирующего блока и амперметра соединены с выходом фильтра постоянного тока, а входы фильтра постоянного тока и интегратора соединены с выходом усилителя мощности. На фиг.1 изображена схема установки; на фиг.2 - функциональная схема анализатора параметров потенциостатирования;,на фиг.З - алгоритм работы контроллера. Установка содержит дополнительный усилитель 1 мощности, выполненный на повышенный ток на тиристорах, подключенньй параллельно ему по выходу усилитель 2 мощности, выполненный на транзисторах, выходы обоих усилителей соединены с рабочим электродом и вспомогательным электродом электрохимического объекта 3. Рабочий элект род и электрод сравнения соединены с входами узла 4 сравнения. Входы управления усилителей мощности подключены к выходам коммутатора 5 аналогового сигнала, на управляющий вход которого поступает сигнал с пер вого выхода анализатора 6 параметров потенциостатирования, второй выход которого соединен с входом управляе7 калиброванных иммого генератора пульсов. Выход генератора 7 подключе к одному из входов предварительного усилителя 8, к другому входу которого подключен выход узлг сравнения. Вход анализатора параметров потенцио статирования подключен к выходу усилителей мощности. Анализатор параметров потенциоста тирования (фиг.2) состоит из фильтра 9 постоянного тока, соединенного своим выходом с входом электронного амперметра 10. Входом анализатора параметров потенциостатирования является вход фильтра, объединенный с входом интегратора 11. Сигнал с выхода поступает также на вход дифференцирующего блока 12. Выходные сигналы с амперметра 10, интегратора 11 и блока 12, а также с выхода таймера 13 поступают на входы ввода данных контроллера 14, имеющего два управляющих выхода. Установка работает следующим образом. На узле 4 сравнения устанавливают .заданный потенциал, а на генераторе 7 калиброванных импульсов - частоту и скважность пульсирующего тока. В контроллер 14 вводят nporpai-iMy работы с заданными параметрами. Узел 4 сравнения в зависимости от потенциала электрода вырабатьшает аналоговый сигнал, который после предусилителя 8 поступает на усилители 1 или 2 через коммутатор 5, а с усилителя мощности - на рабочий и вспомогательньй электроды электрохимического объекта 3, выявив состояние. Анализатор параметров потенциостатирования, выявив состояние 3 и параметры тока электролиза, сравнивает их с заданными и при их совпадении выдает соответствующий сигнал на KONwyTaTop 5 и генератор 7. Коммутатор 5 в зависимости от сигнала анализатора 6 коммутирует аналоговый сигнал с усилителя В на входы усилителей 1 или 2, что обеспечивает соответствующий режим работы установок. Сигнал на входе генератора-7 обеспечивает включение или выключение последнего, . а также корректировку частоты и скважности импульсов тока. Анализатор параметров потенциостатирования функ1шонирует следующим образом. На вход контроллера поступают сигналы от амперметра, интегратора тока, решающего усилителя и таймера. Контроллер работает по алгоритму, приведенному на фиг.З. Фильтр 9. постоянного тока устраняет высокочастотные пульсации, причиной которых может быть источник питания, а также низкочастотные (вследствие работы коммутатора 5). Интегратор тока ведет контроль за количеством пропущенного электричества через электрохимический объект 3. Дифференцирующий блок 12 измеряет скорость изменения тока во времени для выделения быстрых и медленных процессов. Таймер 13 ведет отсчет времени прохождения процесса электролиза. Контроллер может работать, например, по указанному алгоритму (фиг.З). Первоначально (блок 15) имеется набор параметров: оптимальный ток длительной работы; - максималь-, ный импульсный ток транзисторного усилителя 2 мощности; (9y/3t)j- заданное значение производной тока по времени; А , А , з метры выключения тока электролиза, включения коммутатора 5 и корректировки параметров импульсного электро лиза соответственно, в качестве этих параметров могут быть взяты ток, времяИЛИ количество пропущенного электричестйа, Подпрограмма (блок 16) осуществляет фиксацию откликов, которые поступают от амперметра 10 интегратора 11, блока 12 и таймера 13 анализатора параметров потенциостатирования. Целесообразность дальнейшего продолжения электролиза рассматривается (блок 17) в зависимости от значения параметра А. По достижении параметром А значения А производится выключение тока электролиза (блок 18 и вывод информации о прошедшем процессе (блок .19). В противном случае по величине яг производится (блок 20) вьщеление быстропротекающих процессов. Если i то сравнив (блок 21) протекающий ток с t производится включение тиристорного усилителя мощности ТМ ТУМа (блок 22) или продолжает работать (если работал ТУМ, то включается транзисторный усилитель,иощнрс;;ти ТРУМ) блок 23. Если же тогда рассматривается (блок 24) по критерию необходимость включения коммутатора (блок 25) или по критерию А(блок 26) потребность в корректировке параметров импульсного электролиза. Если корректировка ing запланирована (блок 27), то она производится (блок 28), а если нет - выключается коммутатор (блок 29), Потребность же работы усилителей 1 и 2 оценивается при этом (блок 30) из условия ч ,. -1 J rptiwv Таким образом, введение дополнительного тиристорного усилителя мощности позволяет увеличить ток рабочего электрода до десятков килоампер, что существенно увеличивает производительность установки. Введение коммутатора обеспечивает широкие пределы варьирования тока электролиза, что обеспечивает разделение веществ в процессе электролиза в одной стадии. Введение анализатора параметров потенциостатирования обеспечивает оперативную коррекцию параметров управления и высокое быстродействие, чем достигается глубокое разделение веществ в процессе элек-тролиза.

ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНОГЮТЕН1ЩОСТАТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, имеющей электрохимический объект с рабочим электродом, вспомогательным электродом и электродом сравнения, содержащий предварительный усилитель с двумя входами, усилитель мопуюсти и управляемый генератор калиброванных импульсов, причем выходы усилителя мощности предназначены для подключения к вспомогательному и рабочему электродам электрохимического объекта, входы узла сравнения предназначены для подключения соответственно к рабочему электроду и электроду сравнения, выход узла сравнения соединен с первым входом предваритель ноге усилителя, второй вход предварительного усилителя соединен с выходом управляемого генератора калиброванных импульсов, а выход предварительного усилителя связан с входом усилителя мощности, о т л и ч а ювд и и с я тем, что, с целью повышения производительности установки и обеспечения одностадийного глубокого разделения веществ, он снабжен дополнительным усилителем мощности, управляемым коммутатором аналогового сигнала на два выхода и анализатором параметров потенциостатирования, состоящим из фильтра постоянного тока, интегратора, дифференцирующего блока, амперметра, таймера и контроллера с четырьмя входами ввода данных и двумя выходами управления, причем аналоговый вход коммутатора соединен с выходом предварительного усилителя, первый и второй выходы коммутатора (Л соединены соответственно с входами усилителя мощности и, включенного параллельно ему, дополнительного усилителя моищости, управляющий вход коммутатора соединен с первым выходом управления контроллера анализатора параметров потенциостатирования, вторрй выход управления контроллера to соединен с входом управления генерасо тора калиброванных импульсов, первый, о второй, третий и четвертый входы 1С ввода данных контроллера соединены 00 соответственно с выходами амперметра, дифференцирукицего блока, интегратора и таймера, входы дифференцирующего блока и амперметра соединены с выходом фильтра постоянного тока и входы фильтра постоянного тока и интегратора соединены с выходом усилителя мощности.

Л

13

Фиг.г

п

W

«( «

Выпады