Устройство для питания гальванических ванн импульсным током Советский патент 1983 года по МПК C25D21/12 

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн импульсным током. Известно устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник переменного тока, peгyлиpye вJft выпрямитель, гене ратор отпирающих импульсов и коммутатор СИ. Недостатком известного устройства является невозможность регулирования амплитуды и длительности импульса, что граничивает технологическую возможность его применения. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник переменного тока, регулируемый выпря митель, генератор Фтпирающих импульо в, коммутатор и п канальных блоков каждщй из которых содержит зарядный короткозамыкающий, тиристоре, емкост ноП накопитель, регулируемую и согласующие элементы, при этом управляющий электрод короткозамакаюшего тиристора подключен -к коммутатору через регулируемую задержку и согласуюи й элемент. Известное устройство поэволяет расширить возможность варьирования процентным содержанием примесей в осажденных покрытиях и компонентов в сплавах и интенсифицировать процесс осаждения, путем регулирования г1мплнтуды, длительности импульсов и частоты следования поляризукщих импульсов TOKgl. Для формирования поляризуккдих импульсов тока в известном устройстве используется энергия конденсатсч ов, заряд которых осуществляется минуя Гсшьваническую ванну (через токоохраничнтельную индуктивность и зарядный тиристор) 2 . Недостатком известного устройства является то, что из двух циклов - заряда емкостного накопителя, связанных с перекачкой электроэнергии и неизбежными электрическими потерями, только разряд формирует рабочие импульсы тока гальванической ванны. Отскща еле-, дует что-..частота работы конденсаторов в два раза вьше частоты, следования рабочих импульсов тока. Число циклов заряд - разряд для конденсатс ов ограничено и составляет порядка 10. Таким образом, увеличение частоты следования циклов ларяд - разряд уменьшает срок службы конденсаторов.и, креме того, приводит к росту тангенса угла потерь, к снижению удельной энергии конденсаторов и номинальных параметров емкости накопителя. Цель изобретения - повьвиение КПД устройства и его надежности. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для питания гальванических ванн импульсным током, содержащем источник перюменного тока, регулируемый выпрямитель, генератор отпирающих импульсов, коммутатор и п параллельных канальных блоков, каждый из которых содержит зарядный и короткозамкнутый тиристоры, емкост ный накопитель, регулируемую задержк и согласующие элементы, при этом управляющий электрод короткозамыкающег тиристора подключен к коммутатору через регулируемую задержку и согласующий элемент, каждый канальный блок снабжен дополнительнымиззарядными тиристорами, причем тиристоры соединены по схеме однофазного моста, включенного в анодную цепь гальванической ванны,.в диагональ моста включен емкостный накопитель, а управляющие электроды тиристоров противоположных плеч моста соединены между собой и через соответствующий согласующий элемент подключены к. коммутатору. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фигг 2 временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие его работу. Устройство содержит источник переменного тока, регулируемый выпрямитель 1, генератор 2 отпирающих импульсов, коммутатор 3, п канальных блоков 4, каждый из которых состоит из тиристорного моста (зарядные тири сторы 5-8) в диагональ которого вклю чен емкостный накопитель, содержащий группу коммутируемых конденсаторов 9, короткозамыкающего тиристора 10, регулируемой задержки 11, идентичных согласующих элементов 12-14. При это управляющие электроды тиристоров 7 и 8 через сигласующий элемент 12, управляющие электроды тиристоров 5 и 6 через согласующий элемент 13, а управляющий электрод короткозамыкающего тиристора 10 через последовател но соединенные регулируемую задержку 11 и согласующий элемент 14 подключены к выходу коммутатора 3. Устройство работает следующим образом. От внешней промышленной сети пере менного тока однофазное, либо трехфазное напряжение поступает на регулируемый выпрямитель 1, выпрямленное и сглаженное напряжение поступает на гальваническую ванну 15 через п канальные блоки 4. Генератор 2 генерирует отпирающие импульсы а с плавной регулировкой в широком диапазоне. Эти импульсы поступают на коммутатор 3, который выполняет две основные функции: распределяет их по п канальным блокам (диаграмма 5 для одного из блоков) . Причем эта последовательность направляется на согласующий элемент 14 через регулируемую задержку 11 (диаграмма д), для одного из п-канальных блоков выделяет четные г и нечетные в последовательности отпирающих импульсов, распределяя их соответственно на согласующие элементы 12 и 13. Конструктивно коммутатор выполнен в виде цифрового счетчика и управляемых дешифраторов . Работа одного из п каналов для последовательности отпирающих импульсов Б . По поступлению первого отпирающего импульса (нечетного, диаграмма &) открываются тиристоры 7 и 8, образуя при этом цепь заряда конденсаторов 9 через гальваническую ванну 15. При этом конденсаторы 9 заряжаются до напряжения + УС (диаграмма е ), равного выпрямленному напряжению регулируемого выпрямителя 1, причем ток заряда протекает через гальваническую ванну 15, формируя поляризующий импульс тока (диаграмма .) . По мере заряжения конденсатоторов 9, ток становится равным нулю и тиристоры 7 и 8 закрываются. Далее на тиристоры 5 и 6 поступает четный отпирающий импульс (диаграмма i ), они отркываются, образуя при этом цепь перезаряда конденсаторов 9 через гальваническую ванну 15. При этом конденсаторы 9 перезаряжаются от + Uf до -Ир (диаграмма е ) , причем ток пйрезаряда проходит через гальваническую ванну 15 в том же направлении, что и в предыдущем случае (при работе тиристоров 7. и 3) . Через время, определяемое регулируемой задержкой 11, отпирающий сигнал (диаграмма 3 ) поступает на короткозамыкающий тиристор 10, который шунтирует гальваническую ванну 15, пропуская через себя ток заряда конденсаторов 9,и формирует задний фрюнт ,Т Оляризующего импульса тока (диаграмма ж ) . В дальнейшем все процессы протекают аналогично. Кривая С - временная диаграмма напряжения на емкостном накопите-ле. Как видно из кривой, перепад напряжений на обкладках конденсаторов, а соответственно и па гальванической ванне 15 составляет 2Uc, а частота поляризующих импуль- .

сов тока ванны равна частоте перезаряда емкостей.

Таким образом, величина напряжения снимаемого с регулируемого выпряг-штетеля 1, уменьшена вдвое (U,.) по сравнению с известным (с 1000 до 500 В). В то же время ток заряда конденсаторов 9 не изменяется как величина поляризующего (разрядного) тока остается неизменной. Поэтому вдвое уменьшается потребляемая мощность регулируемого выпрямителя 1 и соответственно входная мощность всего преобразователя (20 и 10 кВа).

Полученное снижение потребляемой мощности при неизменных выходных параметрах приводит к соответственному увеличению КПД преобразователя и к уменьшению удельного расхода электроэнергии на единицу массы покрытия в два раза.

Понижение напряжения, прикладываемого к тиристорным блокам (с 1000 до500 В), позволяет уменьшить класс полупроводниковых приборов (с 11-го до 6-го), изоляции и силовых конденсаторов, что в конечном счете уменьшает себестоимость преобразователя, в 1,4-1,5 раза. .

Формула изобретения

Устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник переменного тока, регулируемый выпрямитель, генератор отпирающих импульсов, коммутатор и п канальных блоков, каждый из которы содержит зарядный и короткозамыкагощий тиристоры, емкостный накопитель регулируемую задержку и согласующие элементы, при этом управляющий электрод короткозамыкающего тиристора подключен к коммутатору через регулируемую задержку и согласующий элемент, отличающееся тем, что, с целью повышения КПД устройства и его надежности, каждый канальный блок снабжен дополнительными зарядными тиристорами, причем тиристоры соединены по схеме однофазного моста, включенного в анодную цепь гальванической ванны, в диагональ моста включен емкостный накопитель, а управляющие электроды тиристоров противоположных плеч моста соединены между собой и через соответствующий согласующий элемент подключены к коммутатору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 596664, кл. С 25 D 21/19, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР 785382, кл. С 25 D 21/12, 1978. JUULJLJUL i JL JULit

TB

Ж