Установка для питания гальванических ванн периодическим током

Установка для питания гальванических ванн периодическим током

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских .

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ р>960321 (61) Дополиительиое к авт. свид-ву (22) Заявлено 0603.81 (21) 3256980/22-02

jgg) + Кд 3 с присоединением заявки Мо

С 25 D 21/12

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет (33) УДК 621.357. .7 (088.8) Опубликовано 2309.82. Бюллетень Но 35

Дата опубликования описания 2 309.82 (72) Авторы изобретения

К.С.Никонов, М.А.Шакиров, Д.Б.Хусаинов и В.A.Ëîáàíîâ

/ т /

4 (71) Заявит

Изобретение относится к гальванотехнике, в частности к устройствам для питания гальванических ванн то-. ком с обратным импульсом, применяемым, например, при нестационарном ,электролизе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является

:устройство для питания гальванических ванн периодическим током, содержащее стабилизирующий преобразователь напряжения, один иэ входов ..которого соединен с генератором тактовых импульсов, коммутатор, подключенный к силовому реверсирующему блоку, и блок задания времени протекания прямого и обратного тока (1) .

Недостатком известного устройства является отсутствие гальванического .,разделения входа от выхода, что не позволяет работать с высокими напря жениями на входе устройства. данная схема не позволяет также изменять и стабилизировать частоту и скважность выходного напряжения.

Однако исследования в области нестационарного электролиза показали, что режимы осаждения (частота, кважность,амплитуда питающего напряжения) однозначно. определяются физико-химической природой осаждаемого метаЛла, т.е, для каждого вида осаждаемого металла существует свой оптимальный режим. Следовательно, для получения наилучших по качеству покрытий при электроосаждении различных металлов источники питания для гальванических ванн должны обеспечивать изменение в щироком диапазоне частоты, скважности и амплитуды питающего напряжения с одновременной.их стабилизацией в процессе осаждения.

Кроме того, В известном устройстве отрицательная обратная сэяэь по напряжению осуществляется не с клемм гальванической ванны, а со входа переключающего устройства с помощью делителя напряжения, что снижает коэффициент стабилизации выходного напряжения всего устройства.

1(елью изобретения является повышение качества гальванопокрытия путем раздельного регулирования и стабилизации параметров выходного напряжения: частоты, скважности н величины выходного напряжения,дли960321 б9

3 .тельности прямого и обратного тока, питающего гальваническую ванну.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для питания гальванических ванн периодическим током, содержащее стабилизирующий преобразователь напряжения, один из входов которого соединен. с генератором тактовых импульcos коммутатор, подключенный к силовому реверсивному блоку, и блок задания времени протекания прямого и обратного токов„ дополнительно снабжено силовьм трансформатором, блоком задания частоты, блоком задания и сохра. нения скважности импульсов, блоком

Формирования сйгнала обратной связи .и декадным делителем частоты, при этом к первичной обмотке силового трансформатора подключен высокочастотный стабилизирующий преобразователь иапряжения, а ко вторичной— силовой реверсирующий блок, выход генератора тактовых импульсов присоединен к блоку задания частоты, подключенному последовательно, блоку задания и .сохранения скважности и коммутатору, а также - к декадному делителю частоты, последовательно соединенному с блоком задания времени протекания прямого и обратного тока, выход которого присоединен к ,коммутатору и х блоку формирования сигнала обратной связи, входами подключенного к клеммам гальванической аанны, а выходом — к стабилизирую« щему преобразователю напряжения.

Блок формирования сигнала обрат-,, ной связи может быть выполнен в виде схемы запоминания выходного напряжении, ко входам. которой присоединены выходы коммутатора обратной связи.

Кроме того, с целью, раздельного, регулирования частоты и скважности, блок задания и сохранения скважности выполнен в.виде формирователя импульсного напряжения, первый вход которого соединен с формирователем пилообразного напряжения и источником опорного напряжения, а второйс блоком задания частоты, выход которого подключен также к Формирователю пилообразного напряжения.

На фиг.1 представлена Функциональная схема устройства дйя питания гальванических ванн периодическим током," на Фиг; 2 и 3 - принципиальные схемы выпрямителей и фильтров соответственно для трехфазиой и однофазиой сети; на фиг,4 » временные диаграммы импульсов на выходе блоков предлагаемого устройства; на

Фиг,5 » четыре из возможных режима питания гальванической ванны; на фиг.6 - Функциональная схема блока задания и сохранения скважности.

Устройство для питания гальванических ванн периодическим током содержит стабилизирующий преобразователь 1 напряжения, .состоящий из двухтактиого силового преобразователя 2 напряженияи схемы 3 ynpasления силовым преобразователем .2, силовой трансформатор 4, силовой . реверсирующий блок 5, генератор 6 тактовых импульсов, блок 7 задания частоты, блок 8 задания и сохранения скважности, блок 9 задания (О времени протеканйя прямого и обратного тока, коммутатор 10, блок ll формирования сигнала обратной связи, состоящий из схемы 1.2 запоминания выходного напряжения и коммутатора

)5 обратной связи 13, декадный делитель частоты 14, блок защиты 15, гальваниЧескую ванну 16, реэисторные датчики тока 17 и 18 и напряжения 19, амперметры прямого 20 и обратного тока 21, входные клеммы

22 и 23.

Стабилизирующий преобразователь 1 служит для стабилизации выходного напряжения устройства в целом и преобразования (инвертирования) постоянного напряжения, поданного на вход преобразователя 1, в высокочастотное (свыше 20 кГц), высоковольтное >имнульсное переменное напряжение.

Силовой трансформатор 4 осуществ-. ляет гальваническое разделение вхо да устройства от выхода и преобра- зование высоковольтного импульсного напряжения в низковольтное, 35 Силовой реверсирувщий блок 5 осуществляет реверсирование выходного импульсного напряжения, частота, скважность и длительность прямого и обрат@ого импульса которого

40 задаются и регулируются в широком диапазоне блоками 7, 8 и 9 и делителем частоты, 14. Блок. 8 задания и сохранения скважности, кроме того, сохраняет заданную скважность

45 IIpH изменении частоты входных им пульсов.

Декадный делитель частоты 14 позволяет увеличить диапазоны изменения длительностей прямого и обратного тока от 10 и до 10+Ис, где

D = 0,1,2 ° ° ° ° K °

Схема 12 запоминания выходного напряжения служит для.преобразования пульсирующего выходного напряжения источника в постоянное, запоминания

55 последнего и подачи его на вход схемы 3 управления стабилизирующего преобразователя 1.

Коммутатор обратной связи 13 служит для отключения схемы 12 запоминания выходного напряжения от клемм гальванической ванны 16 при изменении полярности электродов гальванической ванны 1.6 при реверсиуовании тока, При работе. устрой960321 ства беэ реверса коммутатор обратной связи 13 включен постоянно.

Блок защиты 15 осуществляет защиту от перегрузок по току, по входу и по выходу и от повышения выше нормы входного и выходного напряжения устройства в целом..

Блок 8 задания н .сохранения. скважности состоит.иэ формирователя

24 пилообразного напряжения, частота которого равна частоте импульсов блока 7 задания частоты, формирова теля 25 импульсного напряжения и источника 26 опорного напряжения, задающего различные уровни напряжения, соответствующие требуемой скваж ности выходного напряжения устроЯства.

Устройство для питания гальванических нанн периодическим током работает следующим образом.

На входные клеммы 22 и 23 устройства поступает постоянное напряжение, представляющее собой либо выпрямленное выпрямителями и сглаженное фильтрами (фиг. 2 и 3) переменное напряжение трехфазной или одиофазной сети, либо напряжение от источника постоянного напряжения.

В нормальном режиме (при отсутствии аварий) с выхода генератора 6 тактовых импульсов на входы блока 7 задания частоты, декадного делителя частоты 14 и схемы 3 управления поступают тактовые импульсы. С приходом тактового импульса схема 3 управления вырабатывает широтно-модулированные импульсные сигналы переменной полярности U (фиг.4) с длительностью импульса „, которые поступают на силовой преобразователь 2 с задержкой 1-2 с, необходимой для окончания переходных процессов в фильтрах (фиг. 2 и 3), и .осуществляют управление силовым преобразователем 2; Силовой преобразователь 2 преобразует поступаю.— щее с клемм 22 и 23 входное постоянное напряжение в высокочастотное импульсное переменное напряжение, которое подается затем на первич» ную обмотку. силового трансформатора 4. Со вторичной обмотки трансформатора 4 переменное напряжение подается на силовой реверсирующий блок 5.

С выхода блока 7 эадаиия частоты, одним из возможных вариантов осуществления которого является преобразователь напряжения в частоту, на вход блока 8 задания и сохранения скважности поступают импульсы

U (фиг. 4) заданной технологическим заданием частоты.

В режиМе: реверса полярность клемМ (электродов) гальванической ванны .16 меняется и для того, чтобы стаЖ билизация осуществлялась как в пе- . риод прямоЯ полярности, так и обратной, блок ll формирования сигнала обратной связи содержит коммутатор обратной свяэИ 13 и схему 12 эапо6$ минания выходного напряжения. В реС выхода блока 8 задания и сохранения скважности (фиг.6) можно снимать импульсы одной и той же скважности при различной чатоте или одной н той же частоты с различной скважностью.

Независимость регулирования частоты и скнажности происходит следующим образом.

Запускающие импульсы U> с блока 7 задания частоты, поступающие на первый вход формирователя 25 импульсного напряжения, формируют передний фронт выходных импульсов

1О. 08 (фиг ° 4) блока 8 задания и сохранения скважностн. На второй вход . .Формирователя 25 импульсного напряжения поступает пилообразное напряжение с формирователя 24 пилообраэ15 ного напряжения и постоянное напряжение от источника 26 опорного напряжения, в момент совпадения амплитуд которых формируется задний

Фронт импульса 08. При изменении

2О частот запускающих импульсов U, меняется и момент совпадения опорного напряження источника 26 и пилообразного напряжения формировате.ля 24, в который формируется задний фронт выходного импульса U4t. Однако при этом соотношение периода выходного импульса U8 к его длительности, т.е. скважность, сохраняется.

С выхода блока 8 задания и сох ранения скважности импульсы Ug (фиг.4) заданной частоты и скважности поступают на один из входов коммутатора 10. На другой вход ком-. мутатора 10 поступают импульсы U> с блока 9 задания времени протекаЗ ния прямого и обратного тока, причем длительность импульса Uy положительной полярности соответствует времени протекания прямого тока через гальваническую ванну 16, а

46 длительность паузы между импульсами

U соответствует времени протека9. ния обратного тока.

Выходные импульсы блока 9 задания времени протекания прямого и обратg$ ного тока управляют коммутатором

10, который осуществляет распределение импульсов, поступающих с блока 8 задания и сохранения скважнос) Ф ти на один иэ своих выходов 1, и U ct, р (фиг. 4). ИмпУльсы U н Н." с коммутатора поступают на силовой реверсирующий блок 5, где онн осуществляют подключение соответствующей, реверсирующей группь: силовых ключей . силового реверсирующего блока 5 к клеммам гальванической ванны 16.

960321 жиме прямой полярности чапряжением с блока 9 задания времени протекания прямого и обратного тока включается коммутатор обратной связи 13 и выходное напряжение с клемм галь ванической ванны 16 поступает на схему 12 запоминания выходного напряжения, где оно иэ пульсирующего преобра зуется в постояйное, запоминается и в нужной полярности поступает на схему 3 управ- t0 ления,которая следит за уровнем выходного напряжения,. стабилизируя . его посредством соответствующего изменения коэффициента заполнения импульсов, управляющих силовыми ключами преобразователя 2.

В режиме обратной полярности коммутатор обратной вязи 13 отключает схему 12:запоминания выходного напряжения от гальванической ванны 16 и в этот период стабилизация выходного напряжения осуществляется напряжением, запомненным в этой. схеме.

В зависимости от соотношения . частоты. окважности. длительности прямого .и обратного токов предлагае:мое устройство может питать гальваническую ванну различными формами периодического тока. Четыре из них, представляющие наибольший интерес для практических целей, представлены на фиг.5. Длительность паузы между импульсами прямой и обратной полярности. t -(фиг. 5 в,г) определяет- ся частотныии свойствами, силовых 35 ключей блока 5, Выбор Формы питающего тока наиболее удобно >производить: по осциллог.рафу, подключенному к клеммам гальванической ванны 16. . 40

Таким образом, повышение качества покрытия в предлагаемрм устройстве достигается за счет раздельного.регулирования и стабилизации параметpoi питающеro гальваническую ванну 45 напряжениями величины выходного напряжения -. по первичнрй цепи, а по вторйчной,цепи - регулировку и .стабилизацию частоты, скважности и длительности прямого и обратного. токов, причем независимое регулирОвание часто Ю .ты и скважности происходит благода: ря наличию блока задайкя.и сохранейия скважности. Независимая регули.Ровка параметров. выходного напряжения дает возможность с йомощью одного и того же. источника создавать., наиболее благоприятные режимы осаждения для различных осаждаемых металлов, что, в свою. очередь, приводит к повышению качества покрытия. 69

Кроме того,. высокочастотное преобразование„ осуществляемое высокочастотньм стабилизирующим преобразователем и силовым трансформатором, работающими на.частоте свьвве 20 кГц 65 позволяет также повысить КПД источника эа счет повышения КПД силового трансформатора, а также позволяет уменьшить sec и габариты источника.

Например, применение регулируемого высокочастотного преобразователя . в цепи первичной обмотки силового трансформатора, питаемого непосредственно от выпрямленного напряжения сети и работающего на частоте 25, кГц, позволяет, более чем в 3 раза уменьшить ràáaðèòè и вес предлагаемого устройства по сравнению с базовым.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения одного устройства составляет 4,23 тыс.руб.

Формула изобретения . l. Устройство для питания гальванических ванн периодическим током, содержащее стабилизирующий -преобразователь напряжения, один иэ входов которого соединен с генератором тактовых импульсов, коммутатор, подключенный. к силовому реверсирующему блоку, и блок задания времени протекания прямого и обратного тока, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения. качества гальванопокрытия путем раздельного регулирования и стабилизации параметров выходного напряжения, оно дополни» тельно снабжено силовьв4 трансформатором, блоком задания частоты, блоком задания и сохранения скважности, . блоком формирования сигнала обратной связи и декаднвМ делителем частоты, при этом к первичной обмотке силового трансформатора подключен стабилиэирующйй преобразователь напряжения, а ко вторичной - силовой Реверсирующий-блок,.выход генеРатора тактовых ивптульсов присоединен .к последовательно соединен» ным .блоку. задания частоты, блоку задания и сохранения скважности и коммутатору,.а также - к. декадному делителю частоты, последовательно соединенному с блоком задания вре-. мени протекания прямого и обратного тока, выход которого присоединен к коммутатору .и к блоку формирования сигнала обратной связи, входами подключенному к клеммам гальванической ванны, а выходом - к стабилизирующему преобразователю напряжения.

2. Устройство но п. 1, о т л ич а ю щ е е с.я тем, что блок Формирования сигнала обратной связи выполнен в виде схемы запоминания выходного напряжения, ко входам которой. присоединены выходы коммутатора обратной .связи.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью

960321 раздельного регулирования частоты и скважиости, блок задания и сохранения. скважности выполнен в виде формирователя импульсного напряжения, первый вход которого соединен с Источником опорного напряжения и формирователем пилообразного напря-, жения, а второй - с блоком задания частоты, выход которого подключен также к формирователю пилообразного напряжейия °

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР

9 578369, кл.. С 25 Р 21/12, 1976.

960321 .

Составитель Л. Груднева

Редактор Н. Гунько Техред Й,Рейвес. Корректор Г. Огар

М

Заказ 7159/34 Тираж 686 . . . . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открЮтий

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

М»

Филиал ППН Патент ., r. ужгород, ул. Проектная, 4