Источник питания импульсно-потенциостатической установки

(Ю 110 56 11 С.05 Я ЕТ льдштейн, В.Л. СерКрас- титут 8.8)отд. АН ССук, вып, 2 ьГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБ н втвввнонт аеиВвтввввт(71) Уральский ордена Трудового ного Знамени политехнический инс им, С.М. Кирова(56) 1. "Изв. Сиб. СР. Сер. технический на ь ф 1973. с. 85-.87.2. Авторское свидетельство СССР Ф 461342, кл, С 01 И 27/48, 1978. (54)(57) ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ ИМПУЛЬСНО-ПОТЕНЦИОСТАТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, имеющей электрохимический объект с рабочим электродом, вспомогательным электродом и электродом сравнения, содержащий предварительный усилитель с двумя входами, усилитель мощности и управляемый генератор калиброванных импульсов, причем выходы усилителя мощности предназначены для подключения к вспомогательному и рабочему электродам электрохимического объекта, входы узла сравнения предназначены для подключения соответственно к рабочему электроду и электроду сравнения, выход узла сравнения соединен с первым входом предварител ного усилителя, второй вход предварительного усилителя соединен с выходом управляемого генератора калиброванных импульсов, а выход предварительногс усилителя связан с входом усилителя мощности, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения производительности установки и обеспечения одностадийного глубокого разделения веществ, он снабжен дополнительным усилителем мощности, управляемым коммутатором аналогового сигнала на два выхода и анализатором параметров потенциостатирования, состоящим из фильтра постоянного тока, интегратора, дифференцирующего блока, амперметра, таймера и контроллера с четырьмя входами ввода данных и двумя выходами управления, причем аналоговый вход коммутатора соединен с выходом предварительного усилителя, 19 первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с входами усилителя мощности и, включенного параллельно ему, дополнительного усилителя мощности, управляющий вход й коммутатора соединен с первым выходом управления контроллера анализатора 1 ввм параметров потенциостатирования, вторрй выход управления контроллера соединен с входом управления генератора калиброванных импульсов, первый, второй, третий и четвертый входы ввода данных контроллера соединены соответственно с выходами амперметра, дифференцирующего блока, интегратора и таймера, входы дифференцирующего блока и амперметра соединены с выходом фильтра постоянного тока и входы ф фильтра постоянного тока и интегра- тора соединены с выходом усилителя мощностиИзобретение относится к электротехнике и может быть использовано вустройствах для получения регенерации или рафинирования металлов электрическим способом, 5Известен источник питания потенциостатической установки на основевыпрямительного агрегата, обеспечивающий регулирование тока в диапазоне (20-630 А) 11 .10Недостатками такого источника являются большой фоновый ток и низкоебыстродействие. Кроме того, источникне обеспечивает импульсно-потенциостатического режима.15Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является источник питания импульсно-потенциостатической установки, имеющей электрохимический объект с рабочим электродом, вспомогательным электродом и электродом сравнения, содержащий предварительный усилитель с двумя входами, усилитель мощности и управляемый-генератор калиброванных импульсов, причем выходы усилителя мощности предназначены для подключения к вспомогательному и рабочему электродам электрохимического объекта, входы узла сравнения 30 предназначены для подключения соответственно к рабочему электроду и электроду сравнения, выход узла сравнения соединен с нервым.входом предварительного усилителя, второй вход З 5 предварительного усилителя соединен с выходом управляемого генератора калиброванных импульсов, а выход предварительного усилителя связан с входом усилителя мощности. Известный 40 источник позволяет осуществлять потенциостатический и импульсно-потенциостатический режим электролиза в диапазоне токов от миллиампер до десятков ампер. При этом транзистор ный усилитель мощности позволяет иметь низкий уровень пульсаций на любых токах рабочего диапазона высо кого быстродействия 121,Недостатками известного источника 50 являются транзисторное исполнение усилителя мощности и ручная коррекция параметров управления, что определяет непригодность установки для целей промышленного потенциостатирова ния из-за ограниченной (не более нескольких киловат) выходной мощности и не позволяет оперативно отслеживать быстронзменяющиеся процессы объекта, резко ограничивая круг допустимых импульсно-потенциостатическому электролизу технологических задач.Цель изобретения - повышение производительности установки и обеспечение одностадийного глубокого разделения веществ за счет оперативной коррекции параметров управления и увеличения размаха выходного тока установки при сохранении динамического диапазона заданного электрохимического потенциала.Поставленная цель достигается тем, что источник питания импульснопотенциостатической установки, имеющей электрохимический объект с рабочим электродом, вспомогательным электродом и электродом сравнения, содержащий предварительный усилитель с двумя входами, усилитель мощности и управляемый генератор калиброванных импульсов, причем выходы усилителя мощности предназначены для подключения к вспомогательному и рабочему электродам электрохимического объекта, входы узла сравнения предназначены для подключения соответственно к рабочему электроду и электроду сравнения, выход узла сравнения соединен с первым входом предварительного усилителя, второй вход предварительного усилителя соединен с выходом управляемого генератора калиброванных импульсов, а выход предварительного усилителя связан с входом усилителя мощности, снабжен дополнительным усилителем мощности, управляемым коммутатором аналогового сигнала на два выхода и анализатором параметров потенциостатирования, состоящим из фильтра постоянного тока интегратора, дифференцирующего блока, амперметра, таймера и контроллера с четырьмя входами ввода данных и двумя выходами управления, причем аналоговый вход коммутатора соединен с выходом предварительного усилителя, первый и второй выходы коммутатора соединены соответственно с входами усилителя мощности и, включенного параллельно ему, дополнительного усилителя мощности, управляющий вход коммутатора соединен с первым выходом управления контроллера анализатора параметров потенциостатирования, второй выход упразления контроллера соединен с входом управлеция генератора калиброванных импульсов, первый, второй, третий и четвертый входы ввода данных контроллера соединены соответственно с выходами амперметра, дифференцирующего 5 блока, интегратора и таймера входьг дифференцирующего блока и амперметра соединены с выходом Фильтра постоянного тока, а входы фильтра постоянного тока и интегратора соединены с 1 О выходом усилителя мощности,На фиг.1 изображена схема установки; на фиг.2 - функциональная схема анализатора параметров потенциостатирования;.на фиг.З - алгоритм 15 работы контроллера. Установка содержит дополнительный усилитель 1 мощности, выполненный на повышенный ток на тиристорах, подключенный параллельно ему по выходу усилитель 2 мощности, выполненный на транзисторах, выходы обоих усилителей соединены с рабочим электродом и вспомогательным электродом электро- химического объекта 3. Рабочий электрод и электрод сравнения соединены с входами узла 4 сравнения, Входы управления усилителей мощности подключены к выходам коммутатора 5 аналогового сигнала, на управляющий вход которого поступает сигнал с первого выхода анализатора 6 параметров потенциостатирования, второй выход которого соединен с входом управляемого генератора 7 калиброванных им 35 пульсов. Выход генератора 7 подключен к одному иэ входов предварительного усилителя 8, к другому входу которого подключен выход узле сравнения,40 Вход анализатора параметров потенцио. статирования подключен к выходу усилителей мощности.Анализатор параметров потенциостатировация (фиг.2) состоит из фильтра 45 9 постоянного тока, соединенного своим выходом с входом электронного амперметра 10. Входом анализатора параметров потенциостатирования является вход Фильтра, объединенный с 50 входом интегратора 11, Сигнал с выхода поступает также на вход дифференцирующего блока 12. Выходные сигналы с амперметра 10, интегратора .11 и блока 12, а также с выхода тай мера 13 поступают на входы ввода данных контроллера 14, имеющего два управляющих выхода. Установка работает следующим образом.На узле 4 сравнения устанавливают ,заданный потенциал, а на генераторе 7 калиброванцых импульсов - частоту и скважность пульсирующего тока. В контроллер 14 вводят программу работы с заданными параметрами.Узел 4 сравнения в зависимости от потенциала электрода вырабатывает аналоговый сигнал, который после предусилителя 8 поступает на усилители 1 или 2 через коммутатор 5, а с усилителя мощности - на рабочий и вспомогательный электроды электрохимического объекта 3, выявив состояние. Анализатор параметров потенциостатирования, выявив состояние 3 и параметры тока электролиза, сравнивает их с заданными и при их совпадении выдает соответствующий сигнал на коммутатор 5 и генератор 7. Коммутатор 5 в зависимости от сигнала анализатора 6 коммутирует аналоговый сигнал с усилителя 8 на входы усилителей 1 или 2, что обеспечивает соответствующий режим работы установок. Сигнал на входе генератора 7 обеспечивает включение или выключение последнего, , а также корректировку частоты и скважности импульсов тока.Анализатор параметров потенциостатирования Функционирует следующим образом.На вход контроллера поступают сигчалы от амперметра, интегратора тока, решающего усилителя и таймера. Контроллер работает по алгоритму, приведенному на Фиг.З. Фильтр 9 постоянного тока устраняет высокочастотные пульсации, причиной которых может быть источник питания, а также низкочастотные (вследствие работы коммутатора 5). Интегратор тока ведет контроль за количеством пропущенного электричества через электрохимический объект 3. Дифференцирующий блок 12 измеряет скорость изменения тока во времени для выделения быстрых и медленных процессов. Таймер 13 ведет отсчет времени прохождения процесса электролиза.Контроллер может работать, например, по указанному алгоритму (фиг.З). . Первоначально (блок 15) имеется набор1 ЬПтпараметров:- оптимальный ток длительной работы; 3 Р, ц - максималь-, ный импульсный ток транзисторного5 11 усилителя 2 мощности; (д/д) - за- данное значение производной токавам дкц м по времени; А В А", АЗ - параметры выключения тока электролиза, включения коммутатора 5 и корректировки параметров импульсного электролиза соответственно, в качестве этих параметров могут быть взяты ток, время или количество пропущенного электричества.Подпрограмма (блок 16) осуществляет фиксацию откликов, которые поступают от амперметра 10 интегратора 11, блока 12 и таймера 13 анализатора параметров аотенциостатирования. Целесообразность дальнейшего продол"жения электролиза рассматривается (блок 17) в зависимости от значения параметра А. По достижении параметром А значения А 8 ь"4 производится выключение тока электролиза (блок 18) и вывод информации о прошедшем процессе (блок 1 Д . В лротивнои случае по величине - производится (блокМ20) выделение быстропротекающих про" цессов. Если ( (с в (то сравнивд 3 Й 1тууаю (блок 21) протекающий ток с производится включение тиристорного усилителя мощности ТИ ТУИа (блок 22) или продолжает работать (если работал ТУМ, то включается транзисторный 23028усилительмощности ТРУИ) блок 23.1Если же ( -( в ( тогда рассматри.(а-( а(звается (блок 24) по критерию А",Во"необходимость включения коммутатора(блок 25) или по критерию А(блок326) потребность в корректировке параметров импульсного электролиза,Если корректировка 1 изапланирова 1 О на (блок 27), то она производится(блок 28), а еслинет - выключаетсякоммутатор (блок 29). Потребностьже работы усилителей 1 и 2 оценивается при этом (блок 30) из условия15траиТаким образом, введение дополнительного тиристорного усилителя мощности позволяет увеличить ток рабочего электрода до десятков килоампер,что существенно увеличивает производительность установки,Введение коммутатора обеспечиваетширокие пределы варьирования тока, электролиза что обеспечивает разде:ление веществ в процессе электролизав одной стадии. Введение анализаторапараметров потенциостатиронанияобеспечивает оперативную коррекциюпараметров управления и высокое быстродействие, Чем достигается глубокоеразделение веществ в процессе электролиза.