Устройство питания ряда последовательно включенных электролизеров Советский патент 1980 года по МПК C25D21/12 

трансформатора соединен с анодами электролизера, при этом катод и управляющий электрод каждого тиристора соединен с генератором импульсов с регулируемыми в заданных пределах частотой и длительностьюимпульсов, при отношении частоты дополнительных источников переменного тока к частоте генераторов импульсов не менее пяти, причем плюсовой зажим .химического исто-шика тока соединен с третьим айектродом электро тизера, а у каждого трансформатора дополнительного источника переменного тока начало одной вторичной обмотки и конец другой вторичной обмотки соединены с анодами Тиристоров, катоды которых соединены с третьими электродами электролизеров, кроме того, установленный в каждом электролизере ряда третий электрод вьшолнен в виде металлической полосы, расположенной вертикаль но вдоль длинной стенки электролизера к остоящей из отдельных частей, имеющих между собой электрические контакты. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 I и фиг. 3 - графики изменения токов во времегш на электролизерах и источниках питания, а также графики изменения напряжений между катодами и управляющими электродами тиристоров. Источник 1 постоянного тока, шпример таристорный преобразователь с регулируемым напряжетгем Uj, питает ряд последовательно вклю : 4emibix электролизеров 2 постоянгшм током I j. Источники 3 перемегшого тоКа с регулируемы.ми напряжениями Uj и частотами не ниже 50 Гц подключены к электролизерам 2 через трансфор маторь 4 с двумя одинаковыми вторичными об мотками 5. Каждая обмотка 5 обслужтзает один электролизер. Один ее конец соединен с электролизером через тиристор 6, катод которого соединен с катодами 7 электролизера, В каж дом электролизере ряда установлен третий элект род 8, с которым соединен другой конец обмотки 5. В цели каждой обмотки 5 установлен химический ИС10ЧЩ1К тока 9, минусовой зажим которого обращен к катодам 1, а плюсовой зажим к третьему электроду 8 электролизера. Устройство оснащено доползгательными источниками 10 переменного тока с регулируемыми напряжениями U7 и частотами f не ниже 50 Гц, которые подключены к электролизерам ряда через трансформаторы 11 с двумя одинаковыми вторичными обмотками 12. Каждая обмотка 12 обслуживает один электролизер. Один ее конец соединен с электролизером через тиристор 13, катод которого соединен с третьим электродом электролизера. Другой конец обмотки 12 соедаиен с анодами 14 электролизера. Катод и управ ляювдй электрод каждого тиристора 6 и 13 соединен с генератором импульсов с регударуемы ми в заданных пределах частотой fj и длительиостью т.. импульсами при отношении частот fa и f истошиков 3 и 10 к частоте генераторов импульсов fj не менее 5 (генераторы импульсов не показаны). У каждого трансформатора 4 и И начало одной обмотки 5 и 12 и конец другой обмотки 5 и 12 соединены с анодами тиристоров 6 и 13. Установленный в каждом электролизере ряда третий электрод 8 выполнен в виде металлической полосы, расположенной вертикально вдоль длинной стенки электролизера и состоящей из отдельных частей, имеющих между собой электрические контакты (металлическая полоса на фигурах не показана). Источниками 9 могут быть аккумуляторы или баки с электродами, опущенные в электролит (например, свинцовыми электродами, опущенными в водный раствор серной кислоты). Устройство работает следующим образом Напряжения УЗ и U, возникающие на обмотках 5 и 12 трансформаторов 4 и И, создают импульсные точки 1з и 17, импульсы которых накладываются встречно на постоянный ток i (см, фиг. 2 и фиг. 3). Тиристоры 6 и 13 открываются импульсными напряжениями U, и U,Q( , вырабатываемыми генераторами импульсов и следующими с частотами f. ТДщ и fioi l7Tiai В результате сложения токов i и 1$ полу шется импульсный ток Ij с чередованием длинных с временем /14 TMJ / импульсов тока прямой полярности и коротких с временем Т, импульсов тока обратной полярности, следующих с частотой f, : импульсный ток l действует на катодах 7 электролизеров 2, при этом для каждой пары электролизеров ток Ij,. может иметь свои параметры, например среднее значение f- и f 1/Тз, время импульса 1 (см. фиг. 2). В результате сложения токов li и Ц получается илшульсиый ток с чередова{шем длинных (с временем Т- - Т, ) импульсов тока прямой полярности и коротких (с временем Т ) импульсов тока обратной полярност1{, следующих с частотой импульсньш ток ij действует на анодах 14 электролизеров ряда, при этом для каждой пары электролизеров ряда ток , может иметь свои параметры, например среднее значеш{е , частоты f, и f7 1/Т7, время импульса Т (см. фиг. 3). Короткие импульсы токов l и состоят из нескольких полуволн вьшрям-ленных токов Ц и 17, что обеспечивается временами S/fs и Т,д 5/f7. Отношения частот 50 и f7/fiQ, 50 обеспечивают выполнение неравенств- Т 0,1 Т. и Т ОД Т. , при которых может уменьшиться удельный расход электроэнергии в электролизерах ряда. Минимальный удельный расход электроэнергии в электролизере соответствует при задалшой средней плотности тока Ij (.р и отнощения /Т. , минимальному среднему напряже нигв на электролизере (действующему между ег анодами 14и катодами 7), которое зависит от частот f.ц и fj-g . 11дапазон изменения этих частот вь бирается таким, «обы обеспечить определение минимальных значений среднего на-, пряжения на разноименных эпёктройах электролизеров при возможных измене шях их. состояний, а также температуры и состава Электрой лита в электролизерах. Диапазон изменения частоты f. связан с частотой fa источника 3 с частотой не Ю1же 500 Гц, а частота 50 Гц источника 3 позволяет изменять частоту f- в пре .делах 0,1 + 1,0 Гц и т.д. Аналогично., диапазон изменешл частоты f, связан с частотой f истошика 10 тока. Так, для изменения частоты f.jB пределах 1-10 Гц берется источник 10 с частотой не ниже 500 Гц а частота 50 Гц источника 10 позволяет изменять частоты f. в пределах 0,1-1,0 Гц и т.д. Регулирование напряжений УЗ в каждом трансформаторе 4, обслуживающем два электролизера, позволяет установить тот или иной средний ток 1, ,, зависящий от дендритообразования в этих двух электролизерах; так, при уХуД шении состояния катодов 7 средний ток уменьшают путем увеличения среднего тока ,p Аналогично, регулирование напряжения J в каждом трансформаторе 11, обслуживающем два электролизера, позволяет установить тот ИЛИ иной средний ток I зависяидий от величины анодной поляризации в двух злектро лизерах ряда; так, при росте анодного напряжения средний ток , уменьшают путем увеличения среднего тока I., „. Источники 9 не пропускают ток в обмотки 5 трансформаторов 4, когда открыты тиристоры 6. Величина напряжения источника 9 должна быть не меньще суммарного напряжения постоянного тока, действующего на разноименных электродах злектролизера; при этом она должна быть минимальной для yмeньшe шя потерь, связанных с прохождением тока 1з через источник 9 (она должна сверху приближаться к упомянутому среднему напряжению). Синхронная подача напряжений Uy и и на тиристоры 6 и 13 (аноды которых соединены с началом и концом двух обмоток 5 и 12 одного трансформатора 4 или одного трансформатора 13) обеспечивает минимальную величину (в пределах равную нулю) тока подмагничивания в обмотках данного трансформатора 4 или трансформатора 11. Раздельнбе регулирование средних токов WCP iK ffO ° «Р« электролизеров (обслуживаемой одним трансформатором 4, одним трансформатором 11, дву мя генераторами импульсных напряжений и Цд позволяет обеспечить оптимальный режим электролиза в данной паре электролизеров и во всех электролизерах ряда,, определяемый по сумме показателей из которых главными ЯВЛЯЮТСЯ ьетнимальные девдритообразова ше :на катодах и среднее напряжегше на разноименных электродах электроШзеров при Заданной высокой производительности ряда электролизеров. Производительность электролизера определяется главным образом средним током 1. р который; устанавливается.в зависимостт от количества коротких замьпсашш в данном электролизере, если в электролизере есть короткий : замыкания между разноименны ш электродами (прк правильном их расположении), то нужно изменить частоту f; тока 1,,, не изменяя величины тока 1 ; если это не помогает, то нужно уменьшить средний ток j.pnjTeM увеличения среднего тока U лр Кроме того, устройство позволяет получать на третьих электродах 8 электролизеров ряда катодную медь (или другой мета;1л) более высокой частоты (с меньшим количеством примесей) по сравнению с катодной медью, получаемой на катодах 7 этих электролизеров. Это объясняется тем, что осадок меда на катодах 7 частично растворяется током з и переносится На третий электрод 8, при этом на катодах 7 преимущественно растворяются девдриты; частично осадок меди ка электродах 8 растворяется током Г7 и переносится на аноды 14, но обычно соотношение средних токов 1з и {7 обеспечивает накопление осадка чистой меди на электродах 8, Изобретение позволяет увеличить производительность электролизеров и сйизить расход энергии на единицу продукта. Формула изобретения Устройство питания ряда последовательно включенных электролизеров, содержащее источник постоянного тока с регулируемым напряжением, подключенный к нагрузке постоянно, и источ1шки переменного тока с регулируемыми напряжениями, подключенные к электролизерам через трансформаторы с двумя одинаковыми вторичными обмотками, один конец каждой обмотки соедршен с электролизером через тиристор, катод которого соединен с катодами электролизера, при этом катод и управляю ций электрод каждого тиристора соединены с генератором импульсов с регулируемыми в заданных пределах частотой и длительностью импульсов, при отношении частоть источников переменного тока к частоте генераторов импульсов не менее пятя, .3 цепи каждой вторичной обмотки трансформатора установлен химический

тока, линусовой зажим которого обращен к катодам электролизера, а у каждого трансформатора начало одной вторичной обмотки и конец другой вторичной обмотки соединены с анод1а1ми тиристоров, отличающееся

. тем, что, с целью увеличения производительности электролизеров и сокращения удельного расхода электроэнергии, в кахедом электролизере ряда установлены третий Злек.трод, с которым соединен другой конец вторичной обмотки трансформатора, дополнительный и точник пере менного Tbka с регулируемым напряженней, пощслюченным к электролизерам через трансфор маторы с двумя одннаковыми вторичными об Мотками, один конец вторичной обмотки трансфорМаТора дополнительного источника соединен с электролизером через тиристор, катод которого соединен с третьим электродом, другой конец вторичной обмотки трансформатора соедипяен с анодами электролизера, при этом катод и управляющий электрод каждого тиристора соединен с генераторами импульсов с регулируемыми в заданных; пределах частотой и длительностью импульсов, при отношении частоты дополнительных источников переменного тока к частоте генераторов импульсов не менее пяти, причем плюсовой зажим химического источника тока соединен третьим электродом электролизера, а у каждого трансформатора дополнительного источника переменного тока начало одной вторичной обмотки и конец другой вторичной обмотки соединены с анодами тиристоров, катоды которых соединены с третьими электродами электролизеров;

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 387040, кл. С 25 D 21/12,. 1972.

Ktt.r

о о

.11 „ 1

Лк

S

э

Гик

Г,к

ч

JV

7J/fl

Tia