Источник питания импульсно-потенциостатической установки

Источник питания импульсно-потенциостатической установки

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (Ю (19 11 G 05 Р 1/56

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ В

ORHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н *BTOPCNOMlf аЕИД тВЪСтв ауачйаав» (21) 3548390/24-07 (22) 01.02.83 (46) 07.11.84. Бюл. Р 41 (72) С.Л. Гольдштейн, М.Л. Гольдштейн, И.Ф. Нычков, С.П. Распопин и В.Л. Сергеев (7I) Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.М. Кирова (53) 621.316.721(088.8) (56) 1. "Изв. Сиб. отд. АН СССР.

Сер. технический наук, вып. 2, Ф 1, 1973. с. 85-.87.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 461342, кл. G 01 N 27/48, 1978. (54)(57) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНО-

ПОТЕНЦИОСТАТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, имеющей электрохимический объект с рабочим электродом, вспомогательным электродом и электродом сравнения, содержащий предварительный 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 выходом управляемого генератора калиброванных импульсов, а выход предварительногс усилителя связан с входом усилителя мощности, о т л и ч а юшийся 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, 19 первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с входами усилителя мощности и, включенного параллельно ему, дополнительного усилителя мощности, управляющий вход коммутатора соединен с первым выходом управления контроллера анализатора 1иим параметров потенциостатирования, вторрй выход управления контроллера соединен с входом управления генератора калиброванных импульсов, первый, второй, третий и четвертый входы ввода данных контроллера соединены соответственно с выходами амперметра, дифференцирующего блока, интегратора и таймера, входы дифференцирующего блока и амперметра соединены с выходом фильтра постоянного тока и входы фю фильтра постоянного тока и интегра- тора соединены с выходом усилителя мощности

1123028

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах для получения регенерации или рафинирования металлов электрическим способом. 5

Известен источник питания потенциостатической установки на основе выпрямительного агрегата, обеспечивающий регулирование тока в диапазоне (20-630 А) (1) .

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 питания импульсно-потенциостатической установки, имеющей электрохимический объект с рабочим электродом, вспомогательным электродом и электродом сравнения, содержащий предварительный 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 30 предназначены для подключения соответственно к рабочему электроду и электроду сравнения, выход узла сравнения соединен с первым входом предварительного усилителя, второй вход З5 предварительного усилителя соединен с выходом управляемого генератора калиброванных импульсов, а выход предварительного усилителя связан с входом усилителя мощности. Известный 40 источник позволяет осуществлять потенциостатический и импульсно-потенциостатический режим электролиза в диапазоне токов от миллиампер до десятков ампер. При этом транзистор- 45 ный усилитель мощности позволяет иметь низкий уровень пульсаций на любых токах рабочего диапазона высо кого быстродействия $2) .

Недостатками известного источника 50 являются транзисторное исполнение усилителя мощности и ручная коррекция. параметров управления, что определяет непригодность установки для целей промъпиленного потенциостатирова- 55 ния из-за ограниченной (не более нескольких киловат) выходной мощности и не позволяет оперативно отслеживать быстронзменяющиеся процессы объекта, резко ограничивая круг допустимых импульсно-потенциостатическому электролизу технологических задач.

Цель изобретения — повышение производительности установки и обеспечение одностадийного глубокого разделения веществ 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 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 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 соединены 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 упразления контроллера соединен с входом управI 123028 ления генератора калиброваши м импульсов, первый, второй, третий и четвертый входы ввода данных контроллера соединены соответственно с выходами амперметра, дифференцирующего блока, интегратора и таймера,, входьг дифференцирующего блока и амперметра соединены с выходом фильтра постоянного тока, а входы фильтра постоянного тока и интегратора соединены с 1О выходом усилителя мощности, На фиг.1 изображена схема установки; на фиг.2 — функциональная схема анализатора параметров потенциостатирования;.на фиг.3 — алгоритм 15 работы контроллера.

Установка содержит дополнительный усилитель 1 мощности, выполненный на повышенный ток на тиристорах, подключенный параллельно ему по выходу усилитель 2 мощности, выполненный на транзисторах, выходы обоих усилителей соединены с рабочим электродом и вспомогательным электродом электрохимического объекта 3. Рабочий электрод 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 первого выхода анализатора 6 параметров потенциостатирования, второй выход которого соединен с входом управляемого генератора 7 калиброванных им35 пульсов. Выход генератора 7 подключен к одному иэ входов предварительного усилителя 8, к другому входу которого подключен выход узле сравнения.

Вход анализатора параметров потенциостатирования подключен к выходу усилителей мощности.

Анализатор параметров потенциостатирования (фиг.2) состоит из фильтра 45

9 постоянного тока, соединенного своим выходом с входом электронного амперметра 10. Входом анализатора параметров потенциостатирования является вход фильтра, объединенный с g0 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 тай- у мера 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 программу работы с заданными параметрами.

Узел 4 сравнения в зависимости от потенциала электрода вырабатывает аналоговый сигнал, который после предусилителя 8 поступает на усилители 1 или 2 через коммутатор 5, а с усилителя мощности — на рабочий и вспомогательный 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 коммутатор 5 и генератор 7. Коммутатор 5 в зависимости от сигнала анализатора 6 коммутирует аналоговый сигнал с усилителя 8 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 функционирует следующим образом.

На вход контроллера поступают сигчалы от амперметра, интегратора тока, решающего усилителя и таймера.

Контроллер работает по алгоритму, приведенному на фиг.3. 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 Э. 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

° 1 btlT параметров: „ — оптимальный ток длительной работы; 3 — максималь-, ный импульсный ток транзисторного

5 11 усилителя 2 мощности; (дц/3t)> - за- данное значе we производной тока бйка ДКЦ Кбр по времени; А» Ац", A3 — параметры выключения тока электролиза, включения коммутатора 5 и корректировки параметров импульсного электролиза соответственно, в качестве этих параметров могут быть взяты ток, время или количество пропущенного электричества.

Подпрограмма (блок 16) осуществляет фиксацию откликов, которые поступают от амперметра 10 интегратора

11, блока 12 и таймера 13 анализатора параметров аотенциостатирования.

Целесообразность дальнейшего продол"жения электролиза рассматривается (блок 17) в зависимости от значения параметра А. По достижении параметром А значения А8ь "4 производится выключение тока электролиза (блок 18) и вывод информации о прошедшем процессе (блок !Д . В лротивнои случае по величине у- производится (блок

20) выделение быстропротекающих про" цессов. Если (а †) то сравнив

»83! 1 Э31

1 àõ (блок 21) протекающий ток с 3 трцм у производится включение тиристорного усилителя мощности TH ТУИа (блок 22) или продолжает работать (если работал ТУМ, то включается транзисторный

23028 усилитель„мощности ТРУИ) блок 23.

Если же (— > — тогда рассматри.(а I а э вается (блок 24) по критерию А",""" необходимость включения коммутатора (блок 25) или по критерию А Р(блок

26) потребность в корректировке параметров импульсного электролиза, Если корректировка 1 и g запланирова1р на (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

15 трчм °

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 разде25: ление веществ в процессе электролиза в одной стадии. Введение анализатора параметров потенциостатиронания обеспечивает оперативную коррекцию параметров управления и высокое быстродействие, Чем достигается глубокое разделение веществ в процессе электролиза.

1123028

Фиг.2

Выходы

1123028

ВНИКНИ Заказ 8140/40 Тирак 841 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Укгород, ул.Проектная, 4