Пристрій для живлення гальванічних ванн імпульсним струмом

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн импульсным током при электроосаждении металлов и сплавов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для питания гальванических ванн импульсным током, содержащее источник переменного напряжения, регулируемый выпрямитель, n канальных блоков, каждый из которых содержит зарядный и короткозамыкающий тиристоры, емкостный накопитель. Кроме того, каждый канальный блок снабжен дополнительными зарядными тиристорами. Однако это устройство обладает следующими недостатками: - использование емкости в качестве накопителя энергии налагает ограничения на максимальную длительность импульсов тока; - форма кривой рабочего тока носит экспоненциальный характер, тогда как большинства процессов более предпочтительна прямоугольная форма импульсов; - использование низкочастотного трансформатора снижает массогабаритные показатели источника; этому способствует также наличие n каналов, содержащих тиристоры и емкостные накопители энергии; - для осуществления коммутации тока на низкой стороне трансформатора необходимы коммутирующие элементы с большими допустимыми пределами по току, а сам процесс коммутации больших токов сопровождается значительными потерями энергии в коммутирующих элементах. Указанные недостатки ограничивают возможность выбора эффективных соотношений взаимосвязанных электрических параметров технологического процесса электроосаждения. Последнее существенно снижает возможности регулирования и улучшения структуры и функциональных свойств гальванопокрытий. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является улучшение физико-механических свойств электролитических покрытий, повышение скорости их нанесения, а также расширение возможности варьирования процентным содержанием примесей в осадках и компонентов в сплавах путем широкодиапазонного регулирования длительности рабочих импульсов и использования прямоугольной формы переднего и заднего их фронтов. Заявляемое устройство для питания гальванических ванн импульсным током содержит источник переменного напряжения, соединенный с регулируемым выпрямителем, и, согласно изобретению, последовательно соединенные двухтактный Преобразователь и высокочастотный трансформатор. При этом выход регулируемого выпрямителя соединен со входом двухтактного преобразователя, а вторичная обмотка высокочастотного трансформатора связана со входом нерегулируемого выпрямителя, положительный и отрицательный полюса которого подключены соответственно к аноду и катоду гальванической ванны. Так как процесс электроосаждения гальванопокрытий обладает известной, инерционностью, то предлагаемое устройство позволяет импульс рабочего тока длительностью Ти заменить составным импульсом, "набрав" (скомпоновав) его из n простых импульсов прямоугольной формы. Такая замена позволяет снять ограничения по верхнему пределу длительности импульсов тока осаждения, а нижний предел определяется временем открытия и закрытия коммутирующих элементов двухтактного преобразователя. Форма огибающей составного импульса близка к прямоугольной. Преобразование энергии на высокой частоте позволяет использовать высокочастотный силовой трансформатор, что значительно улучшает массогабаритные показатели заявляемого устройства. Кроме этого, использование коммутации тока на стороне высокого напряжения силового трансформатора позволяет в Ктр раз (здесь Ктр - коэффициент трансформации силового трансформатора) понизить допустимые пределы по току для коммутирующих элементов силовой схемы, а также уменьшить в них потери энергии. На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства соответственно в непрограммном и программном режимах импульсного электролиза. Устройство содержит регулируемый выпрямитель 1 со сглаживающим фильтром, двухтактный преобразователь 2, высокочастотный трансформатор 3 и нерегулируемый выпрямитель 4, подключенный к гальванической ванне 5. Параметры формируемых составных импульсов тока определяются системой управления 6. Устройство работает следующим образом. Входное сетевое напряжение выпрямляется, фильтруется и подается на вход двухтактного преобразователя 2. Импульсы тока с выхода преобразователя подаются на вход высокочастотного трансформатора 3, который позволяет гальванически развязать гальваническую ванну 5 с сетью и многократно увеличить амплитуду импульсов тока. Выпрямитель 4, подключенный ко вторичной обмотке высокочастотного трансформатора, выпрямляет полученные импульсы тока, поступающие на гальваническую ванну 5. Положительный эффект достигается тем, что каждый импульс поляризующего (рабочего) тока "набирается" из n простых импульсов прямоугольной формы. Использование предлагаемого устройства для питания гальванических ванн импульсным током позволяет: значительно расширить диапазон изменения длительности рабочих составных импульсов тока; получить прямоугольную форму составных импульсов; снизить массогабаритные показатели предлагаемого устройства по сравнению с прототипом, на порядок и более снизить пределы по току для коммутирующих элементов силовой части цепи устройства. Для применения заявляемого изобретения нет необходимости переоборудовать гальванические цеха предприятий, изменять предварительную обработку изделий и составы применяемых электролитов в сторону их усложнения, а также разрабатывать и изготовлять новые приспособления и оснастку при нанесении гальванопокрытий.