Устройство для питания гальванических ванн при нестационарном электролизе Советский патент 1980 года по МПК C25D21/12 

Изобретение относится к гальванике и может быть использовано для питания гальванических ванн при нестационарном электролизе. Известно устройство пля питания гальванических ванн при нестационарном электролизе, содержащее источник трехфазного тсаса, соединенный с нагрузкой и силовыми тиристорами со схемой управления, и приборы для контроля формы тока 1 . Око содержит трехфазный трансформатор, две вторичные обмотки которого включены по схеме двухфазного однополупериодного выпрямителя, соединенного с нагрузкой (гальванической ванной), и третья включена по схеме оаиофааного однополупериодного выпрямителя. Причем, схема однофазного оДнополупериодного выпрямителя обеспечивает обратный импульс тока (путем использования напряжения третьей фазы). Устройство дает возможность увеличения производнтел ности эяектроосаждения посравненню с асСимметричным однофазным током за счет увеличения количества катодного направленна при равных значениях амплитуд прямо j нобратного импульсов и возможность более эффективно воздействовать на процесс электролиза путем регул1фования по амплитуде и скважности обратного импульса. Изменение фазы обратного иьятульса в устройстве регулируется в пределах от до 36О° (или по скважности от 6 и вьпие). Данное устройство является наиболее близким предложенному по технической сущности и достигаемому результату. Однако известное устройство не обеопечивает изменения частоты периодического тока (только 5О Гц) а длительность обратного импульса ограничена по скважности (от 6 н выше). Цель изобретения - расширение области рабочих частот, получение возможности регулирования скважности анодных импульсов периодического тока (от 2 и вьше). 37 Постаул л1ная цель достигается тем, , что устройство снабжено выпрямителями постошпюго тока, соеаинегшыми с источником трехфазного тока и подключенными вст)ечно через силовые тиристоры к нагрузке, вспомогательньп {и тиристорами и RC-цепочками, образующими с силовыми тиристорами тиристорные коммутаторы ка тодного и анодного токов, а схема управления катодного силового тиристора содержит задающий генератор частоты, формирователь катодных импульсов, один из выходов которого соединен через блокинггенератор с управлшощим электродом вспомогательного анодного тиристора и через блок задержки и блокинг-генератор с управляющим электродом катодного си лового тиристора, и схема управления анодного силового тиристора содержит формирователь анодных импульсов, вход которого соединен с другим выходом формирователя катодных импульсов, а выход соединен через блокинг-генератор с управляющим электродом вспомогательного катодного тиристора и через блок задержки и блокинг-генератор с управляющим электродом анодного силового тиристора. На чертеже представлена блок-схема устройства. Устройство состоит из трехфазных вып рямителей 1 и 2Постоянного тока, выпря митель 1 последовательно соединен с наг рузкой 3 через токоограничительный резистор 4 и катодный коммутатор, включающий силовой тиристор 5, вспомотйагельный тиристор 6, РС-цепочку, содержащую резистор 7 и конденсатор 8, резистор 9 с осциллографом. Выпрямитель 2 последовательно соединен с нагрузкой 3 через токоограничительный резистор Ю и анодный коммутатор, включающий сиЛовой тиристор 11, вспомогательный тиристор 12 RC-цепочку, содержащую резистор 13 и конденсатор 14. Причем выпрямители 1 и соединены с нагрузкой в противоположной полярности, т.е. токи, проходящие через от этих выпрямителей, имеют встречное направление. К тиристорам катодного и анодного коммутаторов подключена схема управления, состоящая из за- дающего генератора частоты 15, формирорователя импульсов 16 катодного комк утатора, формирователя импульсов 17 анодного коммутатора, блоков 18 и 19 задержки импульсов запуска силовых тиристоров катодного и анодного коммутаторов, блокинг-г нераторов запуска 20 и 21 силовых тиристс зов, и б-1окинг-генераторов запуска 22 и 23 вспомогатель304ных тиристоров катодного и анодного коммутаторов. При этом, формирователи импульсов 16 и 17 и блокинг-генераторы за:пуска 2О, 21, 22 и 23 соединены с соответствующими тиристорами последовательно, а именно: с силовым катодньсм тиристором 5 соединены блокинг-генераТор запуска 20 силового тиристора, блок задержки импульсов запуска 18 силового тиристора, фс эмирователь импульсов 16 катодного коммутатора; с силовым анодным тиристс ом 11 соединены блокинг-генератор запуска 21 силового тиристора, блок 19 задержки импульсов запуска силового тиристора, формирователь импульсов 17 анодного коммутатора, с вспомогательным тиристором 6 соединены блокинг-генератор запуска 22 вспомогательного тиристора, формирователь импульсов 17 анодного коммутатора, с вспомогательным тиристором 12 соединены блокинг-генератор запуска 23 вспомогательного тиристора, формирователь импульсов 16 катодного коммутатора, формирователи импульсов 16 и 17 катодного и анодного коммутаторов соединены меж/iy собой и с задающим генератором частоты 15 также последовательно. Устройство работает следую.щим образом. Напряжение сети подается на трехфазные выпрямители 1 и 2 постоянного тока. Последовательно через нагрузку 3 протекает ток катодного и анодного направлений, при этом ток катодного направления течет от выпрямителя 1 через катогшьй коммутатор при открытом силовом тиристоре 5 и закрытом анодном коммутаторе, а ток анодного направления течет от выпрямителя 2 через анодный коммутатор при открытом силовом тиристоре 11 и закрытом катодном коммутаторе. Таким образом, направление тока зависит от состояния (открыт, закрыт) силовых тиристоров 5 и 11 соответствующих коммутаторов. Состо5шие тиристоров определяет схема управления. На управляющий электрод силового тиристора 5 подается импульс запуска блокинггенератора запуска 20. Силовой тиристор 5 открывается и через нагрузку 3 начинает протекать ток катодного направления, конденсатор 8 при этом заряжается до напряжения источника 1 через резистор 7. В цепях постоянного тока, где величина тока всегда больше величины тока размыкания тиристора, выключение тиристора может быть произведено искусственно путем кратковременной полачи на него напряжения обратной полярности. no3TONfy, чтобы

57

выключить силовой TupucTofi 5, подается импульс запуска от блокннг-генерагора запуска 22 на вспомогательный тиристор 6. Когда напряжение конденсатора 8 прикладывается на силовой тиристор 5, он оказывается под обратным напряжением конденсатора 8 и размыкается. Катодный ток прекращается, конденсатор 8 заряжается напряжением обратной полярности. При повторном запуске силового тиристо- ра 5 (подача импульсов с блокинг-генератора запуска 2О осуществляется с частотой, определяемой задающим генера тором частоты 15) обратное напряжение конденсатора 8 окажется приложенным к вспомо гательному тиристору 6 и он разомкнется конденсатор 8 заряжается напряжением прямой полярности. Таким образом,включение одного из тиристоров 5 и 6 приводит к выключению другого и длительность катодного тока, протекающего через нагрузку 3, определяется интервалом времени между запуском силового тиристора 5 и вспомогательного тиристора б, т.е. подачей импульсов с блокинг-генераторов запуска 2О и 22. Тиристоры анодного коммутатора работают аналогичнык образом, но в противофазе по времени с катодным коммутатором. При подаче импульса с блокинг-генератора запуска 21 на силовой тиристор 11 он открьшается, и через нагрузку 3 начинает протекать ток анодного направления. Выключение силового тиристора 11 происходит при поааче импульса с блокинг-генератора запуска 23 на вспомогательный тиристор 12. Таким образом, длительность анодного тока определяется интервалом времени между запуском силового тиристора 11 и вспомогательного тиристора lii, т.е. подачей импульсов с блокинг-генераторов запуска 21 и 23. Время течения токов катодного и анодного направлений составляет полны период периодического тока: начало периода связано с запуском коммутатора, конец периода - с выключением анодного коммутатора, а так как эти моменты связаны с подачей импульсов с блокинггенераторов запуска 20-23, то к периодичность тока (частота) зависит от тех же факторов. Изменяя время между подачей импульсов с блокинг-генораторов запуска, изменяют, тем самым, частоту периодического тока и скважность анодных импульсов.

Для надежного переключения силовых тиристоров вспомогательными постоянная времени RC-чиепочек должна быть достаточной для того, чтобы сохранить обрат306

ное напряжение на вспомогатольньк тиристорах 6 и 12 до тех ио(), пока они не восстановят свою запирающую способность

Вькодные импульсы задг.ющого генератора частоты 15 формируются в импульсы у юбные для запуска блок11нг-генерато{)ор запуска 2О-23, при помета формирователей импульсов 16 к 17. 1 ормирователь импульсов Its определяет начало и конец полного периода, а формирователь импульсов 17 определяет длитсльность анодного цикла, т.е. определяет скважность следования импульсов анодного тока по нагрузке.

Последовательность работы катодного и анодного коммутаторов обусловлена тем, что при открытом силовом тиристоре о должен быть закрыт вспомогательный тиристор 6, открыт вспомот-ательный тиристор 12 и закрыт силовой тиристсф 11. При этом возможно протекание тока катодного направления. Аналогично, при открытом силовом тиристоре 11, закрытом вспомогательном тиристоре 12, открытом вспомогательном тиристоре 6, закрьсгом силовом тиристоре 5 возможно протекания тока анодного направления.

Это возможно потому, что силовой тиристор 5, входящий в катодный коммутатор, получает импульс с формирователя импульсов 16 почти одновременно с вспомогательным тиристором 12, а силовой тиристор 11, входящий в анодный коммутатор, получает импульс с формирователя 17 почти одновременно с вспомогательным тиристором в. Небольшая задержка в подаче импульсов, создаваемая блoкa I задержки импульсов запуска 18 и 19, предохраняет от одновременного включения катодного и анодного силовых тиристоров 5 и 11 при переходных процессах. При одновременном включении этих тиристоров трехфазные вьтрямители nocTosiHHoro тока через них, минуя нагрузку 3, включаются паралле.1ьно, а это может привести к выходу- из строя тиристоров.

Амплитуда тока в импульсе как в катодный, так и анодный периоды регулируются раздельно напряжением трехфазных управляемых выпрямителей постоянного тока 1 и 2 и ограничена предельным током силовых тиристоров 5 и 11 и тока ограниченными резисторами 4 и 1О. Максимальный ток в импульсе может быть увеличен при параллельном включении нескольких силовых тиристоров 5 и 11.

Предлагаемое устройство позволяет получить импульсы тока в катодный и