Устройство питания ряда последовательно включенных электролизеров

Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик.Опубликовано 15.11:80 Бюллетень42 по делам нзоаретеннй н отхрмтнйДата опубликования описания 15.11.80(71) Заявите 4) УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ РЯДА ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО ВКЛЮЧЕ ЭЛЕКТРОЛИЗ ЕРОВИзобретение относитсяза, а именно к устройств олизеров,ж и конец другой вторичной обмотки соединеныт. с анодами тиристоров 11.Недостатком известного устройства являетсято, что оно не обеспечивает уменьшения анодй поляризации, которая возрастает при увеении средних плотностей тока в злектролирах, а это ограничивает увеличение произвотельности электролизеров и снижение удельго расхода электроэнергии,Цель изобретения - увеличение производильности электролизеров и снижение удельнорасхода электроэнергии.Цель достигается тем, что в каждом элект.лиэере ряда установлены третий электрод,которым соединен друтой конец вторичноймотки трансформатора, дополнительный исчинк переменного тока с регулируемыми на.яжениями, подключенными к электролизерамрез трансформаторы с двумя одинаковымиоричными обмотками, один конец вторичноймотки трансформатора дополнительного печника соединен с электролизером через ти.стор, катод которого соединен с третьимектродом, другой конец вторичной обмотки области электро дяя питания эле Известно устройство, содержащее источник5нопостоянного тока с регулируемым напряжением, личподключенный к нагрузке постоянно, н источ- зеники переменного тока с регулируемыми напри- дижеииями, подключенные к электролизерам че- норез трансформаторы с двумя одинаковыми вто. т 0ричнымн обмотками, один ее конец соединен тес электролиэерами через тиристор, катод кото.горого соединен с катодами электролизера, приэтом катод и управляющий электрод каждого ротиристора соединены с генератором импульсов .1 сс регулируемыми в заданных пределах частотой оби длительностью импульсов, при отношенииточастоты источников переменного тока к частоте пргенераторов импульсов не менее пяти, в цепи чекаждой вторичной обмотки трансформатора 2 в втустановлен химический источник тока, минусо- обвой зажим которого обрзщен к катодам послед- тонего злектролизера группы, а у каждого трап. рисформатора начало одной вторичной обмоткиэл3 77945 трансформатора соединен с анодами электроли.зера, при этом катод и управляющий электрод каждого тиристора соединен с генератором импульсов с регулируемыми в заданных пределах частотой и длительностьюимпульсов, при от.ношении частоты дополнительных источников переменного тока к частоте генераторов импуль. сов яе менее пятя, причем плюсовой зажим ,химического источника тока соединен с третьим электродом электролизера, а у каждого трансформатора дополнительного источника переменного тока начало одной вторичной обмотки и конец другой вторичной обмотки соединены с анодами тиристоров, катоды которых соединены с третьими электродами электролизеров, кроме того, установленный в каждом электролизере ряда третий электрод выполнен в виде металлической полосы, расположенной вертикально вдоль длинной стенки электролизера и состоящей из отдельных частей, имеющих между собой электрические контакты.На фиг, 1 представлена схема устройства;нафиг,2и фиг. 3 - графики изменения то.ков во времени на электролизерах и источниках питания, а также графики изменения напряжений между катодами и управляющими электродами тиристоров.Источник 1 постоянного тока, например ти.ристорный преобразователь с регулируемым напряжением 1.1 питает ряд последовательно вклю чеяных электролизеров 2 постоянным током 1,. Источники 3 переменного тока с регулируемы.мн напряжениями Оз и частотами не ниже 50 Гц подключены к злектролизерам 2 через трансфор. маторы 4 с двумя одинаковыми вторичными обмотками 5, Каждая обмотка 5 обслуживает один электролизер, Один ее конец соединен с электролизером через тиристор б, катод которого соединен с катодами 7 электролизера, В каждом электролизере ряда установлен третий элект- род 8, с которым соединен другой конец об.мотки 5, В цепи каждой обмотки 5 установлен .химический источник тока 9, минусовой зажим которого Обращен к катодам 7, а плюсовой зажим к третьему электроду 8 электролизера.Устройство Оснащено дополнительными источни ками 10 переменного тока с регулируемыми напряжениями1 т и частотами 1 не ниже 50 Гц, которые подключены к злектролизерам ряда через трансформаторы 11 с двумя Одинаковыми вторичными обмотками 12. Каждая Обмотка 12 обслуживает один злектролизер. Один ее конец соединен с электролизером через тирнстор 13, катод которого соединен с третьим электродом 8 электролизера, Другой конец обмотки 12 соеди.55 Вен с анодами 14 электролизера, Катод и управ ляющий электрод каждого тиристора б и 13 со едияен с генератором импульсов с регулируемы ми в заданных пределах частотой Х, и длитель. 04постыл импульсами при отношении частот 1 з и 17 источников 3 и 10 к частоте генерато. ров импульсов 1 не менее 5 (генераторы импульсов не показаны), У каждого трансформатора 4 и 11 начало одной обмотки 5 и 12 и конец другой обмотки 5 и 12 соединены с анодами тиристоров б и 13.Установленный в каждом электролизере ряда третий электрод 8 выполнен в виде металлической полосы, расположенной вертикально вдоль длинной стенки электролизера и состоящей из отдельных частей, имеющих между собой электрические контакты (металлическая полоса на фигурах не показана). Источниками 9 могут быть аккумуляторы или баки с электрс дами, опущенные в электролит (например, свинцовыми электродами, опущенными в водный раствор серной кислоты).Устройство работает следующим образом Напряжения Оз и От, возникающие яа Обмотках 5 и 12 трансформаторов 4 и 11, создают импульсные ТОЧКИ 1 з и 17, импульсы КОТОрых накладываются встречно на постоянный ток 1, (см, фиг. 2 и фиг. 3). Тиристоры б и 13 открываются импульсныМи напряжениями Ои Ос, вырабатываемыми генераторами импульсов н следующими с частотами ,= 1/Т, и азиз=/Тиз, В результате сложения токов 1, и 1 з получается импульсный ток 1 з с чередованием длинных с временем /Т, - Т, / импульсов тока пря. мой полярности и коротких с временем Т импульсов тока обратной полярности, следующих с частотой 1: импульсный ток 1 действует на катодах 7 злектролизеров 2, при этом для кажцой пары электролизеров ток 1 может иметь свои параметры, например среднее зна.чение, частоты Х;и т = 1/Тз время нм пульса Т(см. фиг. 2), В результате сложения токов 1, и 1 получается импульсный ток с чередованием длинных (с временем Т; - Тз ) импульсов тока прямой полярности й коротких (с временем Т ) импульсов тока обратной полярноспт, следующих с частотой Ф;с,; импульсный ток 1 действует на анодах 14 электро. лизеров ряда, при этом для каждой пары электролизеров ряда ток 1 с, может иметь свои параметры, например среднее значение 1 частоты Х, и 17 = 1/Т 7, время импульса Т(см, фиг. 3), Короткие импульсы токов 1, и 1 состоят из нескольких полуволн выпрям.- леикйх токов 1 з и.1;, что обеспечивается вре.менами Ти, ) 5/Хз и Тис,5/17, Отношения частот Фз 1 50 и 17/150 обеспечивают выполнение неравенств Т 0,1 Т и Т 1 0,1 Т при которых может уменьшитьсяЬхудельный расход электроэнергии в электролизерах ряда, Минимальный удельный расход электроэнергии в электролизере соответствует при за.данной средней плотности тока 1 ри отноше30 577945ния Т/Т., минимальному среднему напряжению на злектролиэере (действующему между егоанодами 14 и катодами 7), которое зависитот частот 1,и т;. Диапазон изменения этихчастот выбирается таким, чтобы обеспечить определение минимальных значений среднего на-,пряжения на разноименных электродах электролизеров при возможных изменениях их состо.яний, а также температуры и состава электро.лита в электролизерах. Диапазон изменения частоты Х;связан с частотой тз источника 3 счастотой не ниже 500 Гц, а частота 50 Гц источника 3 позволяет изменять частоту Х 1 в нределах 0,1 + 1,0 Гц и т.д,1 КАналогично., диапазон изменения частоты 1 црсвязан с частотой 17 источника 10 тока, Так,для изменения частоты 1; в пределах 1 - 10 Гцберется источник 10 с частотой не ниже 500 Гц,а частота 50 Гц источника 10 позволяет изменять частоты Г 1 в пределах 0,1 - 1,0 Гц и т.д, щРегулирование напряжений О, в каждомтрансформаторе 4, обслуживающем два электролизера, позволяет установить тот или иной средний ток 1зависящий от дендритообразования в этих двух электролизерах; так, при ухуд 2 Бшепни состояния катодов 7 срецний ток 1з.к сруменьшают путем увеличения среднего "тока 1Тат Аналогично, регулирование напряжения О 7в каждом трансформаторе 11, обслуживающемдва электролизера, позволяет установить тотили иной средний ток 1 , зависящий от величины анодной поляризаций в двух электро.лиэерах ряда; так, при росте анодного напря.жения средний ток 12уменьшают путем увеличения среднего тока 1 . Источники 9 не проУпускают ток в обмотки 5 трансформаторов 4,когда открыты тиристоры 6, Величина напряжения источника 9 должна быть не меньше суммарного напряжения постоянного тока, действу.ющего на разноименных электродах электролизера; при этом она должна быть минимальнойдля уменьшения потерь, связанных с прохождением тока 1, через источник 9 (она должнасверху приближаться к упомянутому среднемунапряжению). Синхронная подача напряженийОи О на тиристоры 6 и 13 (аноды которых соединены с началом и концом двух обмоток 5 и 12 одного трансформатора 4 илиодного трансформатора 13) обеспечивает мини 50мальную величину (в пределах равную нули)тока подмагничивания в обмотках данного трав)лектролйзеров (обслуживаемой одним транс форматором 4, одним трансформатором 11, двумя генераторами импульсных напряжений Оз П6и Опозволяет обеспечить оптимальный режим электролиза в данной паре электролпзеров и во всех электролизерах рядаопределяемый по сумме показателей; из которых главными являются минимальные дендритообразование на катодах и среднее напряжение на разноимен ных электродах электролизеров при заданной высокой производительности ряда электролизе. ров, Ироизводительность электролизера определяется глааным образом средним тохом 1Х который. устанавливается,в зависимости от количества коротких замыканий в данном элект. ролизере, если в электролизере есть короткие замыкания между разноименными электродами 1(при правильном их расположении), то нужно изменить частоту 1;тока 1, не изменяя ве. личины тока 1; если это не помогает, тоХКнужно уменьшйть средний ток 1 путем1 увеличения среднего тока 13 СРКроме того, устройство йозволяет получать на третьих электродах 8 электролизеров ряда катодную медь (или другой металл) более высокой частоты (с меньшим количеством примесей) по сравнению с катодной медью, получаемой на катодах 7 этих электоолизеров, Это объясняется тем, что осадок меди на катодах 7 частично растворяется током 1, и переносится на третий электрод 8, при этом на катодах 7 преимущественно растворяются дендриты; частично осадок, меди на электродах 8 растворяется током 1, и переносится на аноды 14, но обычно соотношение средних тоо 1, и 17 обеспечивает накопление осадка чистой меди на электродах 8,Изобретение позволяет увеличить производительность электролизеров и снизить расход энергии на единицу продукта. Формула изобретения Устройство питания ряда последовательно включенных электролизеров, содержащее источник постоянного тока с регулируемым напря. жением, подключенный к нагрузке постоянно, и истощпки переменного тока с регулируемыми напряжениями, подключенные к электролизерам через трансформаторы с двумя одинаковыми вторичными обмотками, один конец каждой обмотки соединен с электролизером через тиристор, катод которого соединен с катодами элект. ролиэера, при этом катод и управляющий элект. род каждого тиристора соединены с генератором импульсов с регулируемыми в заданных преде. лах частотой и длительностью импульсов, при отношении частоты источников переменного тока к частоте генераторов импульсов не менее пяти,.в цепи каждой вторичной обмотки трансформатора установлен химический источник779450 7тока, минусовой зажим которого обращен ккатодам электролизера, а у каждого трансформатора начало одной вторичной обмотки и конец другой вторичной обмотки "соединены санодами тиристоров, о т л и ч а ю щ е е с я, тем, что, с целью увеличения производительности электролизеров и сокращения удельногорасхода электроэнергии, в каждом электролизере ряда установлены третий электрод, с которым соединен другой конец вторичной обмотки отрансформатора, дополнительный иСточник пере"-менного тока с регулируемым напряжением,подключенным к электролизерам через трансфор.маторы с двумя одинаковыми вторичными об-мотками, один конец вторичной обмотки транс 1 ьформатора дополнительного источника соединенс электролиэером через тиристор, катод которого соединен с третьим электродом, другойконец вторичной обмотки трансформатора со. 8единен с анодами электролнэера, при этом ка.тод и управляющий электрод каждого тиристо.ра соединен с генераторами импульсов с регулируемыми в заданных: пределах частотой идлительностью импульсов, при отношении частоты дополнительных источников переменноготока к частоте генераторов импульсов не менеепяти, причем плюсовой зажим химического источника тока соединен третьим электродомэлектролизера, а у каждого трансформатора дополнительного источника переменного тока начало одной вторичной обмотки и конец другойвторичной обмотки соединены с анодами тиристоров, катоды которых соединены с третьимиэлектродами злектролизеров.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР387040,кл, С 25 О 21/12, 1972.Ф Составитель А. АбросимовРедактор М. Ткач ТехредМ. Петко Корректор М, По ак ППЛ "Патент", г. УжгоРод, ул. П фил 7971/39 ВНИИПИ по дел 113035, Тираж 698 Подлыосударственного комитета СССРизобретений и открытийсква, Ж 35, Раушская наб., д. 4/5