Устройство для питания гальванических ванн импульсным током

Устройство для питания гальванических ванн импульсным током

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн импульсным током. Целью изобретения является интенсификация гальванического процесса, повышение равномерности покрытия и сокращение энергозатрат путем ведения процесса в однородном импульсном магнитном поле . Устройство состоит иэ регулируе

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 144 201 А1 ц11 4 С 25 D 21/12

ОПИЩНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4185214/31-02 (22) 20.01.87 (46) 23.12.88. Бюл. У 47 (7 1) Днепропетровский металлургический институт им. Л.И.Брежнева (72) В.С.Абдулин (53) 621.357.7 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 785382, кл. С 28 D 21/12, 1978.

Авторское свидетельство СССР

У 990891, кл. С 25 D 21/12,,1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАНН ИМПУЛЬСНЬК ТОКОМ (57) Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн импульсным током. Целью изобретения является интенсификация гальванического процесса, повышение равномерности покрытия и сокращение энергозатрат путем ведения процесса в однородном импульсном магнитном поле. Устройство состоит иэ регулируе1446201 мого выпрямителя 1, соединенного с гальванической ванной 15 через однофазный тиристорный мост, в диагональ которого последовательно включен коммутируемые конденсаторы 9 и индуктивная катушка 8, причем витки индуктивной катушки охватывают межэлектродный объем электролита гальванической ванны, а магнитная ее ось совпадает с направлением поляризующего тока в электролизере. Параметры индуктивной катушки выбираются из условия резонансного режима ее работы с коммутируемыми конденсаторами согласно формуле t„ =2u СОМ(и(1/D +

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн (ГВ) импульсным током.

Цель изобретения — интенсификация гальванического процесса, повышение. равномерности покрытия и сокращение энергозатрат путем ведения процесса в импульсном однородном магнитном поле.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг.2 — временные диаграммы токов и напряжений, поясняющие работу устройства, на фиг.3 — конструкция ванны с катушкой.

Устройство содержит .источник переменного тока, регулируемый выпрямитель 1, генератор 2 отпирающих импульсов, коммутатор 3, однофазный тиристорный мост (тиристоры 4-7), в диагональ которого включены последовательно индуктивная катушка 8 и коммутируемые конденсаторы 9, короткозамыкающий тнристор 10, три идентичных согласующих элемента 1113, выходы которых подключены соответственно А, — на тиристоры 6 и 7, А — на тиристоры 4 и 5, А — на короткозамыкающий тиристор 10. Выходы согласующих элементов 11-13 подключены к, коммутатору 3, причем согласующий элемент 13 подключен через блок 14 регулируемой задержки.

5.

+ 0,,44)-0,1k) где t длительность поляризующего импульса тока, с; С— емкость коммутируемых конденсаторов, мкФ, D — - диаметр индуктивной катушки, м; 1 — длина намотки катушки, м;

w — число витков индуктивной катушки; k — эмпирический коэффициент, зависящий от шага намотки. Введение в устройство катушки индуктивности позволяет повысить коэффициент мощности устройства (cos(g ), который стал равным 1,0 вместе 0,93 без катушки, и улучшает вторичное распределение металла на катоде: 78 против

50Х соответственно. 3 ил.

Включенная в диагональ тиристорного моста индуктивная катушка 8 охватывает междуэлектродный объем электролита (между катодом и анодом) а магнитная ее ось сонаправлена с поляризующим током электролизера.

Устройство работает следующим образом.

От внешней промышленной сети переменного тока однофазное либо трехфазное напряжение поступает на регулируемьй выпрямитель 1, выпрямленное и сглаженное напряжение U — на гальваническую ванну 15 через однофазный тиристорный мост.

Генератор 2 генерирует отпирающие импульсы а с плавной регулировкой,частоты в широком диапазоне. Эти импульсы поступают на коммутатор 3, с который выделяет четные о и нечетные последовательности отпирающих импульсов, распределяя их соответственно, на согласующие элементы 11 и

12. По поступлению отпирающего четного импульса открываются тиристоры

6 и 7, образуя цепь перезаряда конденсаторов 9 через гальваническую ванну 15 и индуктивную катушку 8. При этом группа конденсаторов 9 перезаряжается от напряжения +U< до -U (диаграмма д) равного удвоенному вы1 прямленному напряжению U регулируемого выпрямителя 1 (резонансный режим работы L — - С). Ток перезаряда протекает через гальваническую ванну

1446201

4 реализации известных способов нанесения гальванопокрытий с наложением внешних электромагнитных полей.Внешнее поле необходимо только на время

r- протекания тока через ванну, а во время паузы (при импульсном электролизе) энергетические затраты идущие на его (поля) создание, представляются неоправданными. Так как предлагаемое устройство формирует однородное электромагнитное поле только во время протекания тока через ванну (последовательное включение индуктивной катушки 8 и ванны), то его использование может сэкономить энергию, идущую на поддержание электромагнитного поля электролизера в паузе.

Е = 1/Т, R > 2 L/Ñ, 15, формируя поляризующий импульс тока (диаграмма е). Длительность импульса определяется частотой свободных колебаний f, LC-контура. Аналогично (диаграмма е) изменяется и ма нитный поток индуктивной катушки 8, формируя импульсное однородное электромагнитное поле в электролите между катодом и анодом только во время протекания поляризующего тока. По окончании переходного процесса ток становится равным нулю, и тиристоры

6 и 7 закрываются.

Обратный перезаряд невозможен пока не откроются тиристоры 4 и 5.

При поступлении четного отпирающего импульса (диаграмма в) на тиристоры 4 и 5 они открываются, образуя цепь обратного перезаряда конденса- 2б торов 9 через гальваническую ванну

15 и катушку 8 индуктивности. При этом конденсатор 9 перезаряжаются от -U, до +U, (диаграмма д), причем так перезаряда проходит через ванну 25 в том же направлении, что и при работе тиристоров 6 и 7 — диаграмма е.

Через время, определяемое блоком

14 регулируемой задержки, отпирающий сигнал (диаграмма r) поступает Зр на короткозамыкающий тиристор 10, который шунтирует гальваническую ванну 15, пропуская через себя ток заряда конденсаторов 9, и формирует задний фронт поляризующего импульса тока.

Таким образом, в предлагаемом устройстве поляризующий ток протекает через индуктивную катушку 8, формируя однородное электромагнит- 40 ное поле в электролите между катодом и анодом. Это поле выравнивает истинное распределение плотностей тока и металла по поверхности катода, что позволяет получать более равномерные 45 по толщине покрытия при повышенных средних значениях рабочих токов,т.е ° поднять качество и интенсифицировать процесс электроосаждения металлов.

Напряженность магнитного поля ка- 5О тушки пропорциональна величине поляризующего тока (этот же ток протекает и по катушке), т.е. устройство автоматически поддерживает эффективные режимы нанесения покрытий при любых электрических параметрах его работы.

Устройство может быть выгодно (энергосбережение) использовано для

Параметры индуктивной катушки 8 выбираются из условия резонансного режима ее работы с коммутируемыми конденсаторами 9 при заданной частоте свободных колебаний.

Частота свободных колебаний Е выбирается иэ условия где Т = 2 t — период свободных кои лебаний LC-контура, t — длительность поляриLI зующих импульсов тока, с °

Ввиду того, что поляриэующий импульс тока формируется перезарядом резонансной цепи L — С вЂ” R, где R —омическое сопротивление гальванической ванны, для поддержания апериодического протекания переходных процессов необходимо выполнять условие

Производя совместные преобразования выражений относительно t получают уравнение, показывающее взаимосвязь основных параметров устройства, соблюдение которой обеспечивает максимальную эффективность в его работе:

t,=27 CDw(v(1/ЕН-0,44) — О,ik).

При этом реактивная мощность устройства равна нулю, а его коэффициент мощности — единице. Это приводит к компенсации реактивной мощности базового устройства и соответствующему повьш:ению коэффициента мощности (в идеале до единицы).

1446201

Введение в устройство катушки индуктивности повышае r коэффициент мощЪ ности устройства (cosy), который становится равным 1,0 вместо 0,93 без катушки, и улучшает вторичное распределение-металла на катоде: 78 против 507. соответственно.

Увеличение числа витков катушки (одновременно и индуктивности) приво- 1ð дит к еще лучшему распределению металла покрытия на катоде, однако при этом ухудшается коэффициент мощности устройства 1. Это объясняется, очевидно, увеличением магнитодвижущей силы индуктивной катушки с одной стороны и уходом от режима резонанса с другой стороны. Введение катушки индуктивности в устройство одновременно улучшает вторичное распре- 20 деление тока по поверхности катода, что создает возможность повысить средние рабочие плотности поляризующего тока почти в два раза, т.е. предлагаемое устройство позволяет 25 интенсифицировать процесс нанесения гальванических покрытий.

Формула изобретения

Устройство для питания гальвани- щ0 ческих ванн импульсным током, содержащее источник переменного тока, регулируемый выпрямитель, генератор отпирающих импульсов, коммутатор, согласующие элементы, блок регулируемой задерЖки, короткозамыкающий тиристор и однофазный тиристорный мост, в диагональ которого включены коммутируемые конденсаторы, при этом входы двух согласующих элементов подключены к выходу коммутатора, выходы каждого из них соединены с управляющими электродами соответствующей пары тиристоров однофазного моста, а третий согласующий элемент включен между управляющим электродом короткозамыкающего тиристора и блоком регулируемой задержки, вход которого соединен с коммутатором, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью интенсификации гальванического процесса, повышения равномерности покрытия и сокращения энергозатрат путем ведения процесса в импульсном однородном магнитном поле, оно снабжено катушкой индуктивности, включенной в диагональ тиристорного моста последовательно с коммутируемыми конденсато-. рами, причем катушка смонтирована в межэлектродном пространстве соосно с продольной осью ванны.

1446201

Составитель А.Груднек=

Редактор И.Горная Техред М,gидgtк Коррек ор . у

Ко екто В.Бутяга

Заказ 6999 Тираж 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откр тк ытиям и и ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, р л. П оектная 4