Бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн

Бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

. БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАНН, содержащий трехфазный силовой трансформатор, к трем фазам вторичной обмотки которого подключен управляеьелй вентильный выпрямитель, выполненный по нулевой схеме, общая точка соединения катодов вентилей которого -соединена с выходным выводом для подключения анода гальванической ванны , дополнительный трансформатор, первичная обмотка которого подключена параллельно к первичной обмотке первой фазы силового трансформатора , его вторичная обмотка концом подключена к началу вторичной обмотки силового трансформатора первой фазы, соединенной с выходным выводом для подключения катода гальванической ванны , а началом через скользящий контакт - к катоду тиристора обратного тока, анодом подключенным к общей точке соединения катодов выпрямителя , и блоки управления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и обеспечения плавного регулирования формы выходного тока- , вентиль первой фазы указанного (Л выпрямителя выполнен неуправляемым, дополнительно введены, три неуправляемых вентиля, аноды которых объединены и их общая точка соединена с выходным выводом для подключения катода гальванической ванны, а катоды подключены один к точке соединения начал, а два других соответстйенно к концам второй и третьей фаз Д: вторичных обмоток силового трансфорО матора, и дополнительный тиристор, 00 анодом подключенный к точке соединения начал вторичных обмоток второй --J и третьей фаз, а катодомк выходноJiib му выводу для подключения анода гальванической ванны.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) Н 02 M 7 155 С 25 0 5 18 -«а1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3371991/24«07 (22) 29.12 ° 81 (46) 07.10.83. Бюл. )) 37 (72) E.Г.Костяной (71) Специальное конструкторское бюро при Беловском заводе Куэбассрадио (53) 621,314.6(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 223681 кл. Н 02 М 7/12, опублик. 1968.

2 ° Авторское свидетельство СССР

В 649110 кл . Н 02 М 7/12 опублик, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

М 733072, кл. Н 02 М 7/12, опублик. 1980.

4. Авторское свидетельство СССР по заявке )(3003064/07, кл ° Н 02 М 7/12, 1980 °

5. Авторское свидетельство СССР

В 817928, кл. Н 02 М 7/12, опублик. 1981 . (54)(57) БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЭОВАТЕЛЬ ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ

НАНН, содержащий трехфазный силовой трансформатор, к трем фазам вторичной обмотки которого подключен управляемый вентильный выпрямитель, выполненный по нулевой схеме, общая точка соединения катодов вентилей которого соединена с выходным выводом для подключения анода гальванической ванны, дополнительный трансформатор, первичная обмотка которого погключена параллельно к первичной обмотке первой фазы силового трансформатора, его вторичная обмотка концом ° подключена к началу вторичной обмотки силового трансформатора первой фазы, соединенной с выходным выводом для подключения катода гальванической ванны, а началом через скользящий контакт — к катоду тиристора обратного тока, анодом подключенным к общей точке соединения катодов выпрямителя, и блоки управления, о т л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения КПД и обеспечения плавного регулирования формы выходного то- 3 ка, вентиль первой фазы указанного . выпрямителя выполнен неуправляемым, дополнительно введены три неуправляемых вентиля, аноды которых объединены и их общая точка соединена с выходным выводом для подключения катода гальванической ванны, а катоды подключены один к точке соединения начал, а два других соответстВенно к конам второй и третьей фаз вторичных обмоток силового трансформатора, и дополнительный тиристор, анодом подключенный к точке соединения начал вторичных обмоток второй и третьей фаэ, а катодом- к выходному выводу для подключения анода гальванической ванны.

10 46874

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для питания гальванических ванн ассиметричным током.

Известны преобразователи для питания гальванических ванн, содержащие трехфазный трансформатор, вторичные обмотки которого соединены в звезду, причем обмотка одной из фаз включена встречно по отношению к обмоткам. двух других фаз, четыре тиристора, три из которых соединены по схеме нулевого выпрямителя и подключены к вторичным обмоткам транс-: форматора, нулевая точка которых и 15 общая точка тиристоров образуют выводы подключения нагрузки, а четвертый тиристор включен по отношению .к другим тиристорам и один из его силовых выводов соединен с общей точкой этих тиристоров, а другой— с вторичной обмоткой одной иэ фаз 1) и (2j .

Недостаток преобразователей— наличие большого количества управляемых вентилей, что усложняет систему упРавления ими, а также недостаточный КПД преобразователей вследствие значительных потерь энергии в силовом трансформаторе.

Известен также тиристорный преобразователь для питания гальванических ванн, содержащий трехфазный выпрямитель, выполненный на неуправляемых вентилях, катоды которых объединены и подключены общей точ- З5 кой соединения к аноду тиристора прямого тока. Система управления выполнена в виде двух генераторов пилообразного напряжения (31 .

Недостатками укаэанного преобра- 4р эователя являются сложность трансформатора, усложненная. система управ-. ления преобразователем, отсутствие раздельной регулировки прямого и обратного, тока, а также повышенная 45 амплитуда обратного тока, неприемлемая при гальванических покрытиях, так как происходит интенсивное электролитическое растворение осажденного металла, что снижает пРоизводительность покрытия.

Известен преобразователь с упрощенной схемой, в котором наличие силового трансформатора, двух тиристоров и трех неуправляемых вентилей позволяет питать ассиметричным током с повышенной плотностью одновременно несколько гальванических ванн, упрощена также схема силового трансформатора и система управления тиристорами (4) . 60

Однако в преобразователе ограничена выходная мощность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн, содержащий трехфазный силовой трансформатор, к трем фазам вторичной обмотки которого подключ ен упр а вл я емый в ен т иль ный выпрямитель, выполненный по нулевой схеме, общая точка соединения катодов вентилей которого соединена с выходным выводом для подключения анода гальванической ванны, дополнительный трансформатор, первичная обмотка которого подключена параллельно к первичной обмотке первой фазы силового трансформатора, его вторичная обмотка концом подключена к началу вторичной обмотки силового.трансформатора первой фазы, соединенной с выходным выводом для подключения катода гальванической ванны, а началом через скользящий контакт — к катоду тиристора обратного тока, анодом подключенный к общей точке соединения катодов выпрямителя, и блоки управления (5) .

Однако в известном преобразователе применена дополнительная обмотка в силовом трансформаторе, которая усложняет устройство. Возни кает необходимость дополнительных затрат цветного металла, кроме того, создаются дополнительные потери электроэнергии на выделение тепла в этой обмотке, пропорциональные квадрату тока нагрузки и весу металла, а также на перемагничивание дополнительного трансформаторного железа, которое получается в результате увеличения габарита силово-. го трансформатора вследствие расширения окна для намотки дополнительной обмотки, пропорциональные весу трансформаторного железа. Это снижает КПД преобразователя. Наличие большого количества тиристоров усложняе систему управления ими. Отсутствие плавной и независимой регулировки параметров ассиметричного тока в зависимости от изменения температуры электролита снижает технологические возможности преобразователя.

Цель изобретения — повышение КПД и обеспечение плавного регулирования формы выходноro тока.

Поставленная цель достигается тем, что в бесконтактном преобразователе для питания гальванических ванн, содержащем трехфазный силовой трансформатор, к трем фазам вторичной обмотки которого подключен управляемый вентильный выпрямитель, выполненный по нулевой схеме, общая точка соединения катодов вентилей которого соединена с выходным выводом для подключения анода гальванической ванны дополнительный трансформатор, первичная обмотка

1046874 которого подключена параллельно к первичной обмотке первой фазы силового трансформатора, его вторичная обмотка концом подключена к началу вторичной обмотки силово- . го трансформатора первой фаэы,соединенной с выходным выводом для подключения катода гальванической ван- . ны, а началом через скользящий контакт — к катоду тиристора обратного тока, анодом подключенным к об- 10 щей точке соединения катодов выпрямителя, и блоки управления, вентиль первой фазы укаэанного выпрямителя выполнен неуправляемым, дополнительно введены три неуправляемых венти- 15. ля, аноды которых объединены и их

;общая точка соединена с выходным вы"водом для подключения катода гальванической ванны, а катоды подключены один к точке соединения начал, а два других соответственно к конUaM второй и третьей фаэ вторичных обмоток силового трансформатора, и ,дополнительный тиристор, анодом подключенный к точке соединения начал вторичных обмоток второй и третьей фаз, а катод — к выходному выводу для подключения анода гальванической ванны.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема преобразователя; на фиг. 2 — 5 — графические иэображения кривых получаемого тока.

Бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн содержит . трехфазный силовой трансформатор .1, тиристоры 2 и 3 и неуправляемый вентиль 4, соединенные по схеме нулевого выпрямителя, аноды которых подсое динены к вторичным обмоткам силового трансформатора 1, а катоды объедиие- 40 ны и их общая точка соединения подключена к аноду тиристора 5 обратного тока и образуют вывод для подключения к аноду гальванической ванны,дополнительный трансформатор 6, пер- 45 вичная обмотка которого подключена параллельно первичной обмотке первой фазы силового трансформатора 1, а его вторичная обмотка концом подключена к началу вторичной обмотки пер- 50 вой фазы с выходом на катод гальва- нической ванны, а началом через скользящий контакт — к катоду тиристора

5 обратного тока, неуправляемые вентили 7 — 9, аноды которых объединены и подключены к катоду гальванической ванны, а катоды неуправляемого вентиля 9 — к точке соединения начал вторичных обмоток двух других фаз неуправляемых вентилей 7 и -8 соответственно к концам вторичных 60 обмоток этих же фаз, тиристор 10, анод которого подсоединен к катоду неуправляемого вентиля 7 и точке соединения начал вторичных обмоток двух других фаэ, а катод соединен с 65 общей точкой соединения катодов ти- ристоров 2 и 3 и неуправляемого вентиля 4, блоки 11 — 14 управления, подключенные к управляющим .электродам соответствующих тиристоров и содержащие диодные оптроны 15 — 18, терморезисторы 19 — 22 и формирователи 23 — 26 импульсов.

Бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн работает следующим образом.

При включении силового трехфазного трансформатора 1 в трехфазную сеть переменного тока прямой ток через тиристоры 3 и 10 и неуправляемые вентили 4 — 9 поступает на нагрузку при температуре электролита 10-12 С о с вторичных обмоток трех фаэ, обратный ток продолжительностью 1/3 полупериода катодного .направления подается на нагрузку через тиристор 5 обратного тока с вторичной обмотки дополнительного трансформатора 6 в момент отсутствия прямого тока, Кривые тока показаны на фиг. 2.Плотность тока при укаэанной температуре составляет 3-4 A/äè, Jai sr3s За

Д Д вЂ” токи соответствующих фаз указ анйых:, тиристоров.

В процессе осаждения металла температура электролита повышается, это приводит к возрастанию электрохимического и химического растворенияосажденного металла, что значительно снижает производительность покрытия.

Для стабилизации производительности покрытия при изменении температуры электролита в процессе гальванического покрытия необходимо обеспечить плавную регулировку параметров . ассиметричногQ тока, т.е. изменять соотношение катодной и анодной сос-.. тавляющих плотности тока, их величину и длительность протекания. Изменение параметров ассиметричного тока осуществляют видоизменением формы получаемого тока путем регулирования угла открытия тиристоров 2,3, 5 и 10 термореэисторами 20,21,22 и

19. При достижении температуры электролита 18-20"С терморезистор 22 с положительным температурным коэффициентом сопротивления (TKC) закрывает тиристор 5 обратного тока и на нагрузку поступает прямой ток в виде импульсного тока трех фаэ с длительностью протекания 5/6 периода с вторичных обмоток через тиристоры

3 и 10 и неуправляемые вентили 4,7, 8 и 9 (фиг. 3). Плотность тока достигает 5-6 ."./лм2

При дальнейшем повышении температуры электролита до 25 С терморезистор 19 с положительным TKC прикрывает тиристор 10, а терморезистор 20 с отрицательным TKC открывает тиристор 2 на определенный упор и прямой ток плотностью 8 A/дм поступает на

104б874 нагрузку через тиристоры 2,3 и 10 и неуправляемые вентили 4,7,8 и 9 с длительностью протекания ll/12 периода (фиг. 4) .

Когда температура электролита достигает ЗООС и выше; тиристор 10 за-. крывается терморезистором 19 с положительным ТКС, а тиристор 2 открывается терморезистором 20 с отрицательным ТКС и прямой ток s виде однополупериодного выпрямленного трехфазного тока поступает на нагрузку через тиристоры 2 и 3 и неуправляемые вентили 4 и 9 (фиг, 5). Плотность тока повышается соответственно до

10 А/дм, 15

Импульсы, включающие тиристоры 2, 3 и 10 прямого тока, сформированные в формирователях 24,25 и 23, синхронизируются с напряжением второй и третьей фаз диодными оптронами 1б,17 и 15, а импульсы, включающие тиристорй 5 обратного тока., сформированные в формирователе 26, синхрониэируются с напряжением второй фазы диодным оптроном 18.

Регулирование момента подачи включающих импульсов и, следовательно, прямого и обратного тока осуществляют при помощи термореэисторов 19 — 22, 8 случае необходимости более глубокого регулирования величины катодного тока в качестве неуправляемого вентиля 4 может быть испольэо. ван тиристор.

Если температура электролита не

I превышает 20 С то необходимость

Ф в тиристоре 3 отпадает.

Если бесконтактный,преобразователь используется при гальванических покрытиях в цианистых электролитах или электролитах, где обратное напряжение по амплитуле меньше или равно напряжению вторичной обмотки первой фазы силового трансформатора, то необходимость в дополнительном трансформаторе отрадает и катод тиристора обратного тока соединяется с концом вторичной обмотки этой же фазы.

Применение бесконтактного преобразователя для питания гальваничес-.. ких ванн ассиметричным током позволяет плавно видоизменять форму полу- чаемого тока в зависимости от изменения, температуры электролита в широком диапазоне, а также плавно изменять полный период тока, соотношение катодной и анодной составляющих плотности тока, величину и длительность прстекания, что обеспечивает более широкие технологические воэможности преобразователя. Отсутствие дополнительной обмотки s силовом трансформаторе уменьшает его габариты, вес и исключает дополнительные потери электроэнергии, что позволяет повысить КПД трансформатора и преобразователя в целом.

1046874

Фиг <

Составитель Л.устинкина

Редактор A.Kypax Техред Л. Пилипенко Корректор В,Гирняк

Заказ 7747/57 Тираа 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ю Ю

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4