Устройство для питания гальванических ванн импульсным током

 

б:б

- ехн рте;.а, : ли

ОПИСАНИЁ

ИЗОБРЕТЕНИЯ пп785382

Союз Советскид

Социвлистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИ ВТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву— (22) Заявлено 2?0578 (21) 2620412/22-02 с присоединением заявки H9— (23) Приоритет—

Опубликовано 0712рО.Бюллетень йо 45 (51)М. Кл З

С 25 0 21/12

Государственный комитет

СССР но делам нвобретеннй и открыти и (53) УДК621. 357..7.035.14 (088.83

Дата опубликования описания 101280 (72) Авторы изобретения

В. С. Абдулин и Н. A. Костин (71) Заявитель

Днепропетровский институт инженеров железнодорожного транспорта им. М. И. Калинина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПИТАНИЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКИХ ВАНН

ИИПУЛЬСНЬП4 ТОКОМ

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн импульсным током.

Известно устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник переменного тока, .регулируемый выпрямитель, токоограничительный элемент, генератор отпирающих импульсов и коммутатор 1) .

Данное устройство является наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Оно позволяет регулировать время 15 прохождения тока одной полярности. . Однако оно не позволяет регулировать амплитуду и длительность импульсов, что ограничивает технологическую воэможность применения устройства. 20

Цель изобретения — расщирение возможности варьирования процентным содержанием примесей в осаждаемых покрытиях и компонентов в сплавах и интенсификация процесса осаждения путем 2з регулирования амплитуды и длительности импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено и-канальными блоками, каждый иэ кото- 30 рых выполнен в виде параллельных ветвей, одна из которых содержит последовательно включенные зарядный тиристор, емкостной накопитель и разрядный тиристор, а вторая — две последова-. тельно соединенные задержки, средняя точка которых подключена к разрядному тиристору,, причем между последней задержкой и емкостным накопителем включен короткоэамыкающий тиристор, а входы каждого канального блока подключены к выходам токоограничительио-. го элемента и коммутатора.

На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 — диаграм-, мы разрядных импульсов тока в зависимости от числа конденсаторов; на фиг. 3 — временные диаграммы работы устройства трех каналов; на фнг. 4 временные диаграммы потенциала катода ванны.

Устройство содержит источник переменного тока, регулируемый выпрямитель 1, токоограничительный элемент

2, генератор 3 отпирающих импульсов, коммутатор 4, п-канальныхблоков,5, каждый иэ которых состоит из зарядного тиристора 6, емкостного накопителя

7, короткозамыкающего тиристора 8, разрядного тиристора 9 и двух регули

3 785382 4 рядный тиристор 9 н короткозамыкающий тиристор 8 закрыты) происходит заряд емкостного накопителя 7 от регулируемого заряда конденсаторов, зарядный ток становится равным нулю и зарядный тиристор 6 закрывается. Задержка 10, задерживая отпирающий сигнал г с коммутатора 4 на время, определяемое постоянной зарядной цепи т. е. величина . ми емкости емкостного накопителя 7 индуктивности токоограничительного элемента 2, времени восстановления запирающих свойств тиристора б (диаграмма д), управляет открытием разрядного тиристора 9.

Предварительно заряженный емкостной накопитель 7 начинает разряжаться на гальваническую ванну 13, формируя рабочий поляризующий импульс 3 (фиг,. 3)..

Через задаваемый задержкой 11 (регулируемый от 0,001 до 5 мс) промежуток времени подается отпирающий сигнал ж на короткозамыкающий тиристор 8, который шунтирует емкостной накопитель

7 и формирует задный фронт поляризующего импульса и (фиг. 3).

Кривая е — временная диаграмма напряжения на емкостном накопителе 7.

Ниже приведен вариант работы устройства, позволяющий регулировать содержание компонентов в сплаве.

На фиг. 4 представлен ряд возможных импульсов перенапряжений на катоде, реализуемых устройством.

Мв - потенциал восстановления ионов одного металла, f Me потенциал восстановления ионов другого металла.

Причем Мв значительно отличается от Мв, В течение времени t< катодные перенапряжения выше потенциала выделения ионов обоих металлов.

Поэтому за время t< идет равновероятное осаждение как МВ, так и МВ2 (при условии отсутствия диффузионных ограничителей для любого иэ них).

В течение времени t катодные перенапряжения выше потенциала восстановления М8<, но ниже потенциала выделения Мв .

Следовательно, за время t< идет осаждение МВ<

Таким образом время осаждения металлов на катоде на l импульс состои

У т из д вух фаз: выделение обоих металлов, — выделение одного иэ них (боя,( лее электроположительного) .

Регулируя длительность импульса (задержку включения короткоэамыкающе го тиристора по отношению к разрядному) изменяется время t выделения более электроположительного металла Мв, т. е. варьируется его процентное содержание в осадке (фиг. 4а, б).

Изменением (дискретно) величины разрядной емкости регулируется кривизна экспоненциальной линии разряда, руемых задержек 10 и 11. Кроме того, = " на"схеме покаэаны идентичные согласующие элементы 12, входы которых под "ключены на выходй коммутатора 4 и задержек 10 и 11, а выходы на зарядный„. разрядный и коммутирующий тиристоры соответственно. Эти элементы представляют собой усилители-формирователи отпирающих импульсов.

Задержкй 10, 11, применяемые в преХР1агаемом устройстве, могут быть построены на любом принципе: либо ана- © логовые (вертикальный или горизонтальный принцип), либо цифровые. Они могут быть выполнены на логических элементах серии "Логика-T" (Т-302). Уст"ройство"подключено к гальванической 13 ванне 13.

Емкостной накопитель 7 в предлагаемом устройстве представляет собой ряд набранных батарей конденсаторов С ., -С, С, С4 в каждом из и выходных ур, Каналов преобразователя. Причем одна обкладка всех конденсаторов подключена к катоду гальванической ванны 13, " а другие подключаются к аноду через разрядный тиристор 9 и соответствующие ,р а,; о2, а и а4.

Изменяя дискретно (переключателями) величину "суммарной емкостй йакопйтеля одного канала, мы изменяем постоянную цепи разряда на ванну. В конечном счете величина емкости накопителя оп- 30 ределяет кривизну экспоненты разряда (фиг. 2).

Причем С4 + Ce + СВ + С4> Cg + С

+ СЪ) С4 + C2Ъ С1

Время импульса определяется задерж- 35 кой 11 и не зависит от емкости накопителя. устройство работает следующим образом.

От внешней промышленной сети пере- 4() менного тока однофазное либо трехфазное йайряжеййе поступает на регулируемый випрямитель 1", выпрямленное и сглаженное им напряжение поступает через токоограничительный элемент 2 на зарядный тиристор 6, канального бло- 4$ ка 5. Генератор 3 генерирует отпирающие импульсы (диаграмма а) с плавной регулировкой в широком диапазоне (от

3 Гц до сотен кГц). Эти импульсы посту пают на коммутатор 4, который в свою $0 очередь йоследовательно распределяет их по и-канальным блокам 5, уменьшая таким образом частоту следования им пульсов в каждом канальном блоке 5 с целью облегчения условий работы кон"денсаторов и тиристоров.

Диаграммы б, в и r (фиг. 3) соответственйо-характеризуют работу трех каналов.

РаСсмотрим работу одного из кана- Щ)

" - "ив, доппустим, для последовательности отпирающих импульсов диаграммы г.

EIo йоступлении отпирающего импульса г на управляющий электрод зарядного тиристора б (при условии, что раз- у

785382 что в свою очередь приводит к изменению соотношений 4 и tg и в конечном счете определяет содержание компонентов в сплаве (фиг. 4в).

Если же ионы одного из металла (например MS<) обладают диффузионными ограничениями, т. е. за время будут восстанавливаться на предельном токе, то регулированием амплитуды поляриэующего тока изменяется количество осевшего Me> ops постоянном значе-. нии количества M е, 10

Таким образом, задав определенное значение временной задержки подачи.отпирающего импульса "ж" на короткозамыкающий тиристор 8 по отношению и последовательности импульсов "д, по- 15 даваемой на разрядный тиристор 9, можно поддерживать неизменным эффективные .",начения длительности рабочего импульса при любом сопротивлении нагрузки (т. е. для любых площадей за- р грузки гальванических ванн).

Использование дискретно-коммутируемого емкостного накопителй, дополнительно позволяет изменять формы рабочих импульсов (регулирует крутизну спада и амплитуду заднего фронта поляриэующего импульса).

Выходы всех "n" каналов подключены на гальваническую ванну 13 и поэтому результирующая частота поляриэующих импульсов тока "И" будет равна часто- ЗО те, задаваемой генератором 3. Число каналов "п" выбирается из требований максимально требуемой частоты и частично.определяются временем заряда емкостного накопителя 7. И

Таким образом, генератором 3 отпирающих импульсов регулируется частота следования поляризующих импульсов тока.

Длительность импульса и скважность регулируется задержкой 11.

Форма импульса регулируется как задержкой 11, так и емкостью дискретно-переключаемого емкостного накопителя 4 энергии.

Амплитуда импульсов тока управляется регулируемым выпрямителем 1.

Формула изобретения

Устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник переменного тока, регулируемый выпрямитель, токоограничительный элемент, генератор отпирающих импульсов и коммутатор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью расширения возможности варьировать процентным содержанием примесей в осаждаемых по-, крытиях и компонентов в сплавах и интенсификации процесса осаждения путем регулирования амплитуды и длительности импульсов, оио снабжено:и-канальными блоками, каждый иэ которых выполнен в виде параллельных ветвей, одна из которых содержит последовательно включенные зарядный тиристор, емкостной накопитель и разрядный тиристор, а вторая - две последовательно соединенные задержки, средняя точка которых подключена к разрядному тиристору, причем между последней задержкой и емкостным накопителем включен короткозамыкающий тиристор, а входы каждого канального блока подключены к выходам токоограничительного элемента и коммутатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 596664, кл. С 25 О 21/12, 1976.

785382

Чнез

Тираж 698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 8766/29

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Груднева

Редактор Е. Братчикова Техреду. Мепанская Корректор О. Билак