Установка для питания гальванических ванн

(1% 01) х 25 0 21/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Казанский ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. С.М.Кирова (53) 621.357.77(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР В 685729, кл. С 25 0 17/00, 1979.2. Авторское свидетельство СССР 9 749944, кл. С 25 0 21/12, 1977. (54 (57) УСТАНОВКА ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАР,ВЕСКИХ ВАНН, содержащая общий и до волнительный регуляторы напряжения общий и дополнительный трансформаторы с выпрямительными элементами ввиде анодного и катодного тнристоров,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения качества гальванических покрытий и прочности сцепления их с основой путем ведения процесса электролиза в асимметричном илипостоянном режимах без перерыва тока,она снабжена коммутирующим устройством, включенным между дополнительнымрегулятором напряжений и первичнойобмоткой дополнительного трансформатора, и дополнительным тиристором,подключенным параллельно и встречнокатодному тиристору.Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн постоянным или асимметричным током,Известна установка для электрохимической обработки изделий асимметричным током, содержащая источникпеременного тока, регулятор напряжения, силовой трансформатор и управляемые выпрямительные элементы .1, 1 ОНедостатком установки являетсяотсутствие возможности переключенияс асимметричного тока на постоянныйбез перерыва тока.Наиболее близкой к предложенной 15по технической сущности и достигаемому результату является установкадля питания гальванических ванн,содержащая общий и дополнительныйрегуляторы напряжения, общий и дополнительный трансформаторы с выпрямительными элементами в виде анодногои катодного тиристоров2.Недостатком известной установкиявляется то, что она не позволяет 25проводить электролиз в различных режимах без перерыва тока при переключении с асимметричного тока на пос 1тоянный или наоборот, вследствие чегоснижается качество покрытий и ухудшается прочность сцепления их с основой.Цель изобретения - повышение качества гальванических покрытий ипрочности сцепления их с основой путем ведения процесса электролиза васимметричном или постоянном режимахбез перерыва тока,Поставленная цель достигаетсятем, что установка для питания гальванических ванн, содержащая общийи дополнительный регуляторы напряжения, общий и дополнительный трансформаторы с выпрямительными элементами в виде анодного и катодноготиристоров, снабжена коммутирующимустройством, включенным между дополнительным регулятором напряжения ипервичной обмоткой дополнительноготрансформатора, и дополнительнымтиристором, подключенным параллельнои встречно катодному тиристору.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема установки для питания гальванических ванн асимметричным или постоянным током; на .фиг. 2 и 3 - схемы подключения силовых трансформаторов в режиме асимметричного (фиг, 2) и постоянного (фиг, 3) тока; на фиг, 4 и 5 - временные диаграммы токов при различных режимах работы: асимметричном (фиг. 4) и постоянном (фиг. 5),Установка состоит из регулятора 1 напряжения однофазного для изменения среднего значения тока; регулятора 2 напряжения однофазного для установки заданного значения асимметрии тока общего и дополнительного силовых трансформаторов 3 и 4; тиристоров 5,6 катодного и анодного полупериодов; тиристора 7, работающего только в режиме постоянного тока; коммутирующего устройства 8 для переключения полярности во вторичной обмотке силового трансформатора; амперметра 9 катодного тока; амперметра 10 анод- ного тока, амперметра 1 1 общего тока; вольтметра 12 выходного напряжения; реле 13 включения режима асимметричного тока; реле 14 включения постоянного тока; тумблера 15 выбора режима работ, нагрузки 16. Амперметр 11 и вольтметр 12 служат для контроля выходных параметров установки.Выход регулятора 1 напряжения соединен с первичной обмоткой общего трансформатора 3 и регулятором 2 напряжения. Выход регулятора 2 напряжения соединен с первичной обмоткойдополнительногб трансформатора 4 через коммутирующее устройство 8. Втбричные токовые обмотки общего и дополнительного силовых трансформаторов 3 и 4 соединены последовательно и согласованно, Запуск тиристоров 5-7 синхронизированы с частотой сети. Они соединены последовательно и параллельно и подключены к вторичным обмоткам силовых трансформаторов 3 и 4, как показано на фиг, 1.,В режиме асимметричного тока установка работает следующим образом. В положении тумблера 15 выбора режима работ "асимметричный" контакты реле 13 включения асимметричного тока включают коммутирующее устройство 8 и его первая пара контактов замыкается, как показано на фиг. 1. При этом первичная обмотка дополнительного силового трансформатора 4 подключается к выходу регулятора 2 напряжения, как показано на фиг. 2. Полярность напряжения на вторичных обмотг зх силовых трансформаторов 3 и 4 фазруется согласно обозначениям(2) 3 1113на фиг. 2. В положительный полупери-,од напряжение от вторичной обмоткисилового трансформатора 3 прикладывается в проводящем направлении ктиристору 5. На управляющий электродэтого тиристора подается отпирающеенапряжение. Тиристор 5 отпираетсяи через нагрузку 16 протекает катодная составляющая тока, При этом тиристор 6 закрыт положительным напряжением от вторичной обмотки силового трансформатора 4 и на него неподается импульс запуска.В следующий полупериод напряжение со вторичной обмотки трансформатора 3 приложено в обратной полярности к тиристору 5, на управляющийэлектрод этого тиристора запускающеенапряжение не поступает и ток в катодном направлении через нагрузку, 20не протекает. В это время на тиристор 6 поступает напряжение от вторичной обмотки трансформатора 4 в проводящем направлении. Одновременнок его управляющему электроду подается 25импчльс запуска. Тиоистоо 6 откоывается и чеоез нагочэкч 16 протекаетанодная составляющая тока,За полный пеоиод чеоез нагочзкчбудет проходить каторжная и анодная З 0составлявшая тока.Изменяя напряжение во втооичнойобмотке трансформатора 4, оегулятором напояжения можно регулироватьсилу тока анодной составляющей, приэтом коэффициент асимметрии Р.можетпринимать значения от 1 до оо . Среднее значение тока д задается регулятором 1 напряжения при заданном1 соотношении катодной и аноцной составляющих токов.В этом случае среднее значениетока будет равно ср к акоэффициент асимметрии равен где 1- ток катодной составляющей(измеряется амперметром 9 50магнитноэлектрической системы);1, - ток анодной составляющей(измеряется амперметром 10магнитноэлектрической систе мы).С увеличением напряжения в первич-. ной обмотке силового трансформатора 3 431 4пропорционально увеличивается такженапряжение на регуляторе 2 напряжения, что приводит к пропорциональцо -му увеличению напряжения на силовомтрансформаторе 4, так как они питаются от общего регулятора 1 напряжения. Благодаря этому, с увеличениемсреднего значения токакоэффициент асимметрии у не изменяется отзаданного значения. Среднее значениетока с отсчитывается по показаниямамперметра 11,Работа в режиме постоянного тока.Тиристор 5 участвует в работе какв режиме асимметричного тока, так и,постоянного. Благодаря этому припереключениях в управлении тиристоров 6, 7 и коммутации первичной об-мотки силового трансформатора 4 токчерез нагрузкуне прерывается. Приположении тумблера 15 выбора режимаработ."Постоянный ток" первая половина Контактов коммутирующего устройства 8 размыкается, а втораязамыкается. При этом полярностьвключения первичной обмотки трансФорматора 4 меняется на противоположную и схема подключения приобретаетвид, показанный на фиг. 3. При этомполярность напряжений во вторичныхобмотках трансформаторов 3 и 4 будеттакой, как на фиг. 3, и схема работает в режиме двухполупериодноговыпрямпения тока,В положительный полупериод напряжение от вторичной обмотки трансформатора 3 прикладывается в проводящем направлении к тиристору 5.На управляющий электрод этого тиристора подается отпирающее напряжение.Тиристор 5 открывается и через нагрузку 16 протекает катодная составляющая тока. Ток через тиристор 7не проходит, так как он закрыт отрицательным напряжением от трансформа-тора 4. В следующий полупериоднапряжение ,зт вторичной обмотки трансформатора 41 приложено в проводящем направлении к тиристору 7, После подачи импульса запуска открывается тиристор 7 и через нагрузку протекает также катодная составляющая тока. Тиристор 5 закрыт отрицательным напряжением от вторичной обмотки трансформатора 3Схема работает в режиме двухполупериодного выпрямления.1113431 ЗО 35 3В режиме постоянного тока значения .показаний амперметра 11 будут равныудвоенному значению катодных составляющих тока,3.с,т = 2 . (3)При этом достигается плавное регулирование тока (без искажения Формы) врежиме асимметричного и постоянноготоков.Применение двух регуляторов напря Ожения позволяет раздельно и плавнорегулировать среднее значение токаи коэффициента асимметрии от 1 до ао .Переход из режима, асимметричноготока в режим постоянного и наоборотосуществляется без перерыва тока.П р и м е р Были проведены лабораторные испытания установки для питания гальванических ванн асимметричным и постоянным током со следующими 2 Отехническими характеристиками:Напряжение сетиоднофазное, В 220предел регулированиякоэффициента асим 25метрии от 1 доВыходное напряжение,регулируемое плавно,В 0-20Ток нагрузки, регулируемый плавно, А 0-30Время протеканиятока в режиме асимметричного синусоидального тока, с покрытий проводилось в режиме асимметричного тока при 3= 1,3 и 1 ср= 20 А/дм, что способствовало получению менее твердых, прочно сцепленных с основой (микротвердость 4000- 4300 МПа и прочность сцепления (262 МПа) осадков. Затем электролиз проводился в режиме постоянного тока при ак = 20 А/дм, в этом случае покрытия осаждались повышенной микро- ,твердости (5800-6250 ИПа). Переклю- . чение установки с одного режима работы на другой производилось беэ перерыва тока, т.е. электролиэ не прерывался, что имеет большое значение для достижения прочного сцепления между слоями, так как исключается возможность пассивации поверхности. Прочность сцепления между отдельными слоями составляла 267- 280 ИПа.Таким образом, данная установка по сравнению с известной позволяет увеличить прочность сцепления с основой в 1,3-1,5 раза. Она позволяет также при электролизе в различных режимах работать без перерыва тока, что способствует повьппению качества покрытий, в первую очередь прочности сцепления с основой. Так, например, данная установка, по сравнению с базовЫм объектом, повьппает прочность сцепления покрытий в 1,2 раза.катодного 0,01 анодного 0,01Режим постоянного Двухполуперитока одное выпрямление 4 ОУстановка испытывалась при электроосаящении железа из хлористого электролита на цилиндрические детали машин. В начальный период осаждение Данная установка для питания гальванических ванн асимметричным или постоянным током без перерыва тока в процессе электролиза может быть использована в гальванотехнике как при электроосаждении металлов (в особенности легкопассивирующихся - железо, никель и др,), так и при аиодной обработке.1113431 У= М с оставитель С ехред М. Гергел номаре Коррект Пилипенко едактор А. Маковск аказ 748 Тирам 632 писно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4