Устройство для управления выпрямителем для электролиза

(57 тех для руж ГОСУДАРСТВЕННЫИ НОМИТЕТ00 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР(71) Производственное обьединение "Уралэнергоцветмет" и Всесоюзный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт металлургической теплотехники цветной металлургии и огнеупоров(56) Авторское свидетельство СССР Р 1034144, кл. Н 02 М 7/155, 1983,Авторское свидетельство СССР Р 1045347, кл. Н 02 М 7/155, 1983, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВЫПРЯМИТЕЛЕМ ДЛЯ ЭЛЕКТРОЛИЗА) Изобретение относится к электронике, в частности к устройствамуправления выпрямителями, нагенными на электролизные ванны. Цель . изобретения - увеличение прои зводительности электролизных ванн и повышение эффективности очистки ано 36492 А 1(51) 5 Н 02 М 7/12, В 08 В 7/04 дов за счет электродинамического удара. Устройство содержит генератор импульсов 1, операционный усилитель 2,инвертирующий вход которого соединенс первым выходом, а неинвертируюп 1 ийвход - с вторым выходом генератораимпульсов 1; Блок формирования управляющих сигналов 3 подключен к выпрямителю для электролиза 4. Датчик 5тока электролиза с чувствительным элментом 6 включен в цепь нагрузки, Еговыход подключен к первому входу блока формирования управляющих сигналов,3, второй вход которого через второйрезистор 7 подключен к выходу операционного усилителя 2 н через первыйрезистор 8 - к источнику задающегосигнала. Выпрямитель для электролиза4 нагружен на серию последовательносоединенных электролизных ванн 9. Токэлектролиза от выпрямителя 4 протекает через анод 10 ванны 9, электролит11, катод 12, представляющий собойрасплав алюминия, угольную подинутокоподвод 13. 2 ил,Изобретение относится к эл ектротехнике, в частности к устройствамдпя управления выпрямителями, нагруженньви на электролизные ванны.Цель изобретения - увеличение производитепьности электропизных ванн иповышение эффективности очистки анодов,На фиг. 1 приведена функцнональная схема предлагаемого устройства;на Фиг. 2 - диаграммы напряжений итоков узловых точек схемы и нагрузки,поясняющие работу устройства.Устройство содержит генератор 1 15импульсов, операционный усилитель 2,инвертирующий вход которого соединенс первым выходом, а неинвертирующийвход - с вторьи выходом генератораимпульсов, блок 3 формирования управляющих сигналов, выпрямитель 4 цдяэлектролиза и датчик 5 тока электролиза с чувствительным элементом 6, который включен в цепь нагрузки выпрямителя 4 дляэлектролизаа выход под ключен к первому входу блока 3 формирования управляющих сигналов. У последнего второй вход через второй резистор 7 подключен к выходу операци. онного усилителя 2 и через первый резистор 8 - к источнику задающего сигнала (на Фиг. 1 не показан), Выпрямитель 4 для электролиза нагружен насерию последовательно соединенныхэлектролизных ванн, Одна из которых 35,приведена на Фиг. 1 с позиционным номером 9. Ток электролиза от выпрямителя 4 протекает через анод 1 О ванны9, электролит 11, катод 12, представляющий собой расплав алюминия, угольную подину - токоподвод 13.Устройство работает следующим обра"зом.Генератор импульсов выполнен сдвумя входами Формирования. двух последовательностей импульсов, сдвинутыхпо фазе (Фиг. 2). На первом выходе генерируется импульс напряжения 0 с(фиг. 2 Я), вслед за которьм нЯ второмвыходе генерируется импульс напряжения 0 р с длительностью 14(Фиг. 2 б) . Период следования, импульсов равен С - 1Ч - 14 =и состявляет несколько секунд, что на один - полтора порядка превьппает длительность импуль" .сов на первом и втором выходах генератора 1 импульсов. Длительности импуль-ф сов устанавливаются экспериментальнопри работе устройства в промышленныхусловиях.Импульс П подается на инвертирующий вход операционного усилителя 2,в результате чего полярность импульсана выходе усилителя 2 меняет знак напротивоположный. Коэффициентом передачи усилителя 2 по инвертирующемувходу устанавливается требуемая амплитуда импульса 0 этой полярности. Импульс Пр подается на неинвертирующийвход усилителя 2. Коэффициентом передачи цо этому входу устанавливаетсятребуемая амплитуда импульса Ц, по-лярность которого соответствует полярности импульса Прз, В результатена выходе операционного усилителя 21Формируется знакопеременный импульсП прямоугольной формы с заданными амплитудами разнопопярных импульсов(Фиг. 2 в),Импульс П алгебраически суммируется с напряжением П источника заодающего сигнала на втором входе блока3 управления выпрямителем (У,фиг2 г) .На первый вход блока 3 формированияуправляющих сигналов поступает сигналс выхода датчика 5 тока электролиза,являющийся сигналом отрицательной обратной связи. Этот сигнал пропорционален действительному току электролиза 1 з, контролируемому чувствительньк элементом 6 датчика 5 тока. Поддействием сигналов, поступающих наоба входа блока 3 Формирования управляющих сигналов, им отрабатываетсяошибка между заданным и действительньв токами. электролиза путем регулирования угла управления вентилями выпряьвтеля 4 для электролизав результате чего осуществляется отслеживаниеформы заданного тока электролкза.С момента времени 1, (нли. 1) домомента времени 1 (или с ) ня вьзходах первого и второго каналов генератора 1 импульсов сигналы Пр Прэ=О,в связи с чем также равен нулю сигнал0 на выходе операционного усилителя 2 и задающий ток электролиза сигнал определяется величиной П . источоника задающего сигнала, В этом интервале времени ток электролиза (фиг.2 д)соответствует его среднему, оптимальному значению для серии электролизныхванн.В результате электрохимическогопроцесса разложения глинозема, рас 5 15364план которого в криолите представляетсобой электролит 11, образуются ионыалюминия, которые, опускаясь, разряжаются на катоде и переходят в расплавметалла 12, и ионы кислорода, которые5поднимаются и, сжигая углерод анода10, образуют под ним газовые пузыри 14, представляющие собой смесь равных долей СО и СО. Из-за горизонталь ного расположения плоскости реакцион.ной части анода 10, ее неравномерногоокисления и других Факторов под подошвой анода скапливается избыточноеколичество газообразных продуктов,превышающее стехиометрическое коли-.чество этих продуктов. Активная площадь подошвы анода 1 О снижается, электрическое сопротивление анода увеличивается, возрастает напряжение наванне.В этои режиме работы ванн на электролит, находящийся в межполюсномпространстве, действуют статическиеусилия с компланарной подошве анода 25ориентацией векторов электромагнитныхсил в направлении от периферийных областей анода к его центру. Под воздействием этих скп электролит сжимаетсяк центру анода, выжимая свои верхние 30слои, оиывающие подошву анода в направлении от центра к периферии и уносящие часть газообра зных пр оду кто впроцесса,В момент времени .С Формируется З 5сигнал 11 на втором выходе генератора 1 импульсов, который инвертируется усилителем 2 и дискретно снижаетсигнал задания Б тока электролиза, Всвязи с наличием индуктивностей разветвленной цеховой ошиновки и трансФорматорного оборудования силового источника питания ток электр олиза и зменяется экспоненциально с постояннойвреиени цепи нагрузки, равной для про мышленных серий электролизных ванналюминия О, 2-0,3 с . Пульсации токаповышенной частоты, опредепяемой Фазностью выпрямителя 4 для электролиза,сглаживаются эквивалентной индуктив Оностью цепи протекания тока и в нагрузку не проходят Переднему Фронту обратного импульса тока электролиза сопутствует электродинамический удар вэлектролизе с направлением векторовэлектромагнитных сил в сторону периферийных областей анода . Под ударньмвОздействием электролиза с подошвыанода в единицу времени уносится большее количество анодных газов, чем в статическом режиме работы ванны,Изменение тока электролиза заканчивается в момент времени 1, Длительность импульса Б 1 - 1 выбирается равной постояйной времени цепи нагрузки, так как превышении ее приводит к достижению обратным импульсом тока значения, близ.ого к установившемуся, а уменьшение длительности имм пульса Цр не позволяет полностью использовать возможностей, заложенныхв иетоде, очистки анода.В момент времени 1 Формируется сигнал Бг на втором выходе генератора 1 импульсов, который, проходя без изменения полярности на выход усили-. теля 2, дискретно увеличивает сигнал задания тока электролиза, Начиная с момента времени 12, ток электролиза возрастает и в момент времени 1 досэ тигает значения, равного току в момент времени Ь .Снижение произвоцительности серии электролизных ванн на интервале времени 1, - 1, обусловленное снижением тока электрода Е, компенсируется за счет электродинамического удара, свя-занного с возрастанием тока электрода на интервале 1- 1, очищается от газовых пузырей поверхность анода, что позволяет повысить производительность электролизных ванн алюминия на 0,1 Е, что составляет от 70 до 100 т металла в год на одну серию электролизеровФориула изо брет енияУстройство для управления вьпрямителем для электролиза, содержащее генератор импульсов, датчик тока электролиза и блок Формирования управляющих сигналов, первый вход которого подключен к выходу датчика тока электр ролиза, второй вход через первый резистор подключен к источнику задающегосигнала, отличающееся теи, что, с целью увеличения производительности электролизных ванн и повышения эффективности очистки анодов, оно снабжено вторым резистором, операционныи усилителем, выход которого че - реэ второй резистор подключен к второму входу блока формирования управляющих сигналов, а генератор импульсов выполнен с двумя выходами Формирования двух последовательностей импуль1536492 сов, сдвинутых по Фазе причем первый ду, а вторбй выход - к неинвертирующевыход подключен к инвертирующему вхо- му входу операционного усилителя. Составитель В, Гордеевецактор И. Касарда Техред М.Ходанич Коррект ерн раж 492 Подииа НТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. ина,101Заказ 114 ВНИПБ Госу рственного комитета по 113035, Москва, Жобретениям и открытиямРаушская наб., д. 4/5