Бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн периодическим током с обратным импульсом

Бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн периодическим током с обратным импульсом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(72) Автор язвбретеяяя

В. И. Добря (7! ) Заявитель

Кивиневский сельскохозяйственный институт им. И. В. Фрунзе (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ПИТАНИЯ

ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАНН ПЕРИОДИЧЕСКИМ ТОКОИ

С ОБРИТНЫИ ИИПУЛЬСОИ

Изобретение относится к преоб разователям переменного тока в асимметричный и может быть использовано

s качестве бесконтактного преобразователя для питания гальванических ванн, например для осаждения железа периодическим током с обратным им - пульсом.

Известны устройства для питания гальванических ванн и электрической ебрвботки изделий, в которых используется преобразованный ток одной фазы (1 ) и $2).

Недостатком данных устройств является низкое использование тока в прямом процессе в .течение периода, что приводит к потере производительности электролитических процессов и ие позволяет равномерно загружать все три фазы промышленной электрической сети.

Указанный недостаток в некоторой степени устранен в источниках питания гальванических вани, в которьщ ..

2 трехфазный переменный ток преобразуется в периодический ток с обратным импулвсом.

Наиболее близким к предлагаемому является бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн периодическим током с обратным импульсом, содержащий четыре тиристора co схемами. управления, три из ко.торых прямого, а один - обратного тока, приборы контроля прямого и обратного токов и силовой понижающий трехфазный трансформатор, в котором первичная обмотка соединена с выводами для подключений источника питающего напряжения, а вторичная обмотка соединена в звезду со встречным включением третьей фазной обмотки по отношению к двум другим и подключена к.анодам тиристоров прямого тока, катоды которых объединены и их общая точка соединения, а также анод тиристора обратного тока через соответствующие приборы контроля

3 99341 прямого и обратного токов соединены с одним выводом для подключения нагрузки, а нулевая точка звезды вторичной обмотки соединена с другим выводом для подключения нагрузки(3 1.

Недостатками известного устройства являются низкий КПД,так как при формировании прямого тока, длительность которого может изменяться от

1/2 до 5/6 периода Т, однофазный трансформатор работает вхолостую, а при формировании обратного импульса трехфазный трансформатор в промежутке времени от 1/6 до 1/2 Т не загружен, Кроме этого, работа однофазного трансформатора в режиме однополупериодного (или части полупериода 1выпрямления способствует появлению боль-. шого по величине тока нулевой последовательности, приводящего к дополнительным потерям мощности в сердечнике.

Недостатком указанного преобразователя также является неравномерная загрузка всех фаз промышленной сети, так как часть прямого тока и обратный ток приходятся на одну из фаз. Регулирование длительности обратного тока в промежутках 0-1/6 Т (0-60 ), 1/6 - 1/3Т (60-120 } 1/3172Т (60-180 ) осуществляется в устройстве путем изменения момента открывания тиристора обратного тока.

Такое регулирование способствует появлению перерыва между прямым и обратным токами, что, во-первых, приводит к дальнейшему снижению КПД устройства, во-вторых, при перерыве более 1/9Т (40")- к ухудшению физико-механических свойств покрытия, в частности, сцепляемости ° .ао

Цель изобретения — повышение КПД устройства, обеспечение равномерной загрузки всех фаз и улучшение Физико-механических свойств покрытий.

Поставленная цель достигается тем, что в бесконтактном преобразователе для питания гальванических ванн периодическим током с обратным импульсом, содержащем четыре тиристора со схемами управления, три иэ которых - прямого, а один " обратного тока, прибора контроля прямого и обратного токов и силовой понижающий трехфазный трансформатор, в котором первичная обмотка соединена с выводами, для подключения источника пита ющего напряжения, а вторичная обмотка соединена в звезду со встречным вклюМ

7 4 чением третьей фаэной обмотки по отношению к Двум Другим и подключена к анодам тиристоров прямого тока, ка тоды которых объединены и их общая точка соединения, а также анод тиристора обратного тока через соответствующие приборы контроля прямого и обратного токов соединены с одним выводом для подключения нагрузки, а нулевая точка звезды вторичной обмотки соединена с другим выводом для подключения нагрузки,указанный трансформатор снабжен тремя дополнительными Фазными обмотками с отводами, соединенными между собой последовательно таким образом, что начало первой Фазной обмотки соединено с катодом тиристора обратного тока, а ее конец - c одноименным выводом третьей фазной обмотки, второй вывод которой соединен с одним из выводов второй фазной обмотки, другой вывод которой подключен к нулевой точке звезды вторичной обмотки понижающего трансформатора.

При этом в зависимости от требуемой длительности обратного тока, дополнительная третья Фазная обмотка соединена с дополнительной второй фаэной обмоткой согласно или встречно.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема обесконтактного преобразователя для питания гальванических ванн периодическим током с обратным импульсом, в котором дополнительная третья фаэная об мотка соединена с дополнительной второй фаэной обмоткой согласно; на фиг. 2 - схема преобразователя со встречным соединением дополнительных третьей и второй фазных обмоток; на фиг. 3 - векторная диаграмма найряжений на выходе дополнительных обмоток; на фиг. 4-6 - осциллограммы кривых изйЬнения периодического тока согласно векторной диаграммы на фиг.3.

Бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн периодическим током с обратным импульсом (фиг.l и фиг. 2) состоит иэ трехфазного трансформатора 1, имеющего первичные обмотки 2-4, основную вторичную трехфазную обмотку 5-7, соединенную звездой, причем третья Фаэная обf мотка 7 включена встречно по отношению к двум другим, 6, и дополнительную трехфазную обмотку 8,Я и 10, 5 993"

Свободные выводы фазных обмоток 5-7 подсоединены к анодам тиристоров

11-13 прямого тока, катоды которых через поибор 14 контроля прямого тока подсоединены к выводу для под3 ключения нагрузки, например, к электроду 15 ванны 16. Начало дополнительной фазной обмотки 8 присоединено к катоду .тиристара 17 обратного тока, анод которого через контроль 18 обрат- в ного тока подключен к электроду 15 ванны 16. Конец обмотки 8 присоединен к одноименному выводу обмотки 10, которая в зависимости от требуемой . длительности обратного импульса, под- у ключена последовательно встречно или согласно с обмоткой 9, оставшийся вывод которой вместе с нулевой точкой основной вторичной обмотки присоединены к другому выводу для подключения нагрузки, например, к электроду

19 ванны 16.

Количество витков обмотки 8-10 могут быть одинаковыми или различными, как по отношению к обмоткам 5-7, так и между собой,,в результате чего напряжения обмоток 8-10 могут быть

- равными напряжениями обмоток 5-7 fUg+U

3в так и между собой (Ug4 U WUQ.

Для получения требуемых напряжений обмотки 8-10 выполнены с отводами.

Включение тех или иных отводов этих обмоток определяется условием электролиза. В качестве выпрямительных

35 элементов используются тиристоры сизвестными схемами управления. Обратный ток получают за счет доли отрицательной полуволны синусоиды об" ратного напряжения.

Устройство работает следующим обе разом.

Переменное трехфазное напряжение подается на первичные обмотки 2-4

5 трансформатора 1. Пониженное напряжение обмоток, соединенных по известной схеме, подается на тиристоры

11-13. Выпрямленное этими тиристорами напряжение подается к электродам 15 и 19 ванны 16. В течение вре50 мени ь„ идет осаждение металла. Об.ратное напряжение образуется на вы" ходе последовательно соединенных трехфазных обмоток 8-10. Действующее значение этого напряжения определяется как геометрическая сумма фазных напряжений ОВ, Ug u Ugp. Полученное обратное напряжение через тирис17 6 тор 17, включенный встречно по отношению к тиристорам 11-13, подается к электродам 15 и 19 ванны 16. Тиристор 17 открыт только в образовавшийся промежуток на ванну будет подана обратная полярность. Изменяя соотношение между напряжениями ОВ, Ug,U . и способ соединения между обмотками

9 и 10 (встречно или согласно), можно получить различный по амплитуде и длительности обратный ток.

Пример l. U@= 0 U;

Напряжение обратного тока, для случая когда обмотки 9 и 10 соединены последовательно согласно, совпа- . дает по фазе с напряжением 0 (фиг.32

Тиристор 17 обратного тока открывается в момент t и s промежутке t " будет действовать обратный ток, длительность которого равна l/6 Т (60 ) (Фиг.4). Тиристор 11 прямого тока открывается в момент о, Ь и T.A.

При встречном включении обмоток

9 и 10 напряжение обратного тока отстает по фазе от напряжения U5 на

603 (Фиг.3 для Op . В этом случае тиристор прямого тока 11 открывается в момент t, t 1.и т.д. В промежутке

t>- tl будет действовать обратный ток продолжительностью 1/3 Т (120 )(фиг.5).

Для регулирования амплитуды обратного тока необходимо изменить величины напряжений (путем включения со" ответствующих отводов на обмотках

8-10.

Пример 2, В + Ц °

Рассмотрим два случая. а) U q - ОВ 2 = Цо! (включение обмоток 9 и 10 последовательно согласно). Как видно из векторной диаграммы (фиг.3 для напряжение обратного тока отстает по фазе от напряжения на 150. В промежутке йЬ- tg будет действовать обратный ток 3„6 .,(Фиг.6).продолжи" тельностью равной 5/24 Т (75в).

Тиристор ll прямого тока открывается в момент йв, йеи т.д. б) U8 - U> g =g<, q (включение обмоток 9 и 10 последовательно встречно).

В этом случае напряжение обратного тока отстает от напряжения Ug на

75 (фиг.3 для 0 <} ° В промежутке й„в будет действовать обратный ток Зоб продолжительнастьюТ 6 j 9/24 1 Я135в) (фиг.б). Тиристоры

11 и 13 прямых таков открываются в момент t2, t и т.д, 99341

Изменение амплитуды обратного тока осуществляется таким же способом как и в примере 1, при соблюдении постоянного соотноШения между фазными напряжениями. Для исключе- 5 ния К3 в результате возможного наложения прямого и обратного импульсов запускающие сигналы, поступающие на управляющие электроды тиристоров, синхронизируются по фазе с напряжениями, подаваемыми на аноды тиристоров, т.е. включение тиристоров прямого или обратного токов производится только после того, как величины обратного или прямого токов:уменьшились до нуля.

Таким образом, изобретение позволяет повысить КПД преобразователя

1,так как исключается холостой ход трансформатора ), получить различный по длительности и амплитуде обратный ток, улучшить физико-механические свойства покрытий, осуществить более равномерную загрузку трехфаэной сети. 25

Формула изобретения

1. Бесконтактный преобразователь для питания гальванических ванн периодическим током с обратным импульсом, содержащий четыре тиристора со схема-эв ми управления, три из которых - прямого, а один - обратного тока, приборы контроля прямого и обратного токов и силовой понижающий трехфазный трансформатор, в котором первичная 35 обмотка соедийены с выводами дпя подключения источника питающего напряжения, а вторичная обмотка соединена в звезду со встречным включением третьей фазной обмотки ie по отношению к двум другим и подключена к анодам .тиристоров прямого тока, катоды которых объединены и их общая точка соединения, а также анод тиристора обратного тока через соответствующие приборы контроля прямого и обратного токов соединены с одним выводом для подключения нагрузки, а нулевая точка звезды вторичной обмотки соединена с другим .выводом для подключения нагрузки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения КПД, обеспечения равномерной загрузки всех фаэ и улучшения физико-механических свойств покрытий, указанный трансформатор снабжен тремя дополнительными фазными обмотками с отводами, соединенными между собой последовательно таким образом, что начало первой фазной обмотки соединено с катодом-тиристора обратного тока, а ее конец .с одноименным выводом третьей фазной обмотки, второй вывод которой соеди-нен с одним из выводов второй фаэной обмотки, другой вывод которой подключен к нулевой точке звезды вторичной обмотки понижающего трансформатора.

2. Бесконтактный преобразователь по п,l, отличающийся тем, что дополнительная третья фаэная обмотка соединена с дополнительной второй фазной обмоткой согласно.

3. Бесконтактный преобразователь по ï.1, отличающийся тем, что дополнительная третья фаэная обмотка соединена с дополнительной второй фазной обмоткой встречно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 168569, кл С 25 D 5/18, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

8 461978, кл. С 23 B 5/68, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

11 817928, кл. H 02 И 7/12, 1979.