Пристрій для живлення гальванічних ванн імпульсним біполярним струмом

Изобретение относится к гальванотехнике и может быть использовано для питания гальванических ванн импульсным током при электроосаждении металлов. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее источник переменного напряжения с силовым трансформатором, тиристоры, формирующие прямой и обратный токи, генератор импульсов, узлы принудительной коммутации и блоки регулируемых временных задержек. Узлы принудительной коммутации регулируют задний фронт и определяют длительности импульсов прямого и обратного токов, которые формируются из полусинусоид питающего напряжения, Однако это устройство обладает следующими недостатками: 1) оно позволяет изменят местоположение обратного импульса поляризующего тока только в пределах обратного полупериода питающего напряжения; 2) в нем отсутствует возможность подачи обратного импульса в момент окончания прямого импульса, если в последнем прямоугольный задний фронт, сформированный узел принудительной коммутации, располагается левее точки естественной коммутации тиристоров прямого тока Указанные недостатки ограничивают возможность выбора оптимальных соотношений взаимосвязанных электрических параметров технологического процесса электроосаждения. Последнее сужает возможности варьирования процентным содержанием примесей в гальваноосадках, компонентов в сплавах, а также снижает возможности общего улучшения физико-механических свойств покрытий. Задачей изобретения является создание такого устройства, в котором изменение местоположения обратного импульса поляризующего тока во временном интервале большем, чем обратный полупериод питающего напряжения, приводит к расширению возможностей улучшения физико-механических свойств осаждаемого металла или варьирования процентным содержанием примесей в электроосадках и компонентов в сплавах. Поставленная задача решается тем, что устройство для питания гальванических ванн импульсным биполярным током, содержащее силовой трансформатор, соединенный одним своим выводом с анодом тиристора прямого тока, другим выводом с генератором отпирающих импульсов, который подключен к тиристору прямого тока как непосредственно, так и посредством цепи, содержащей последовательно соединенные первый блок задержки и первый узел принудительной коммутации, согласно изобретению, снабжено емкостным накопителем и разрядным тиристором, при этом одна обкладка емкостного накопителя соединена с анодом разрядного тиристора и катодом тиристора прямого тока, а другая обкладка подключена к аноду гальванической ванны, катод которой соединен с катодом разрядного тиристора, при этом разрядный тиристор соединен с генератором отпирающих импульсов двумя параллельными цепями, одна из которых содержит второй блок задержки, а вторая - последовательно соединенные третий блок задержки и второй узел принудительной коммутации. Техническая сущность заявляемого решения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блоксхема устройства (жирными линиями выделена силовая часть); на фиг.2 и 3 - диаграммы работы устройства в двух различных произвольных режимах, обеспечивающих различное местоположение обратного импульса поляризующего тока: во втором режиме (фиг.3) обратный импульс располагается левее, чем в первом режиме (фиг.2). Устройство содержит источник переменного синусоидального напряжения с силовым трансформатором 1, тиристор 2, формирующий импульс прямого тока, емкостный накопитель 3, разрядный тиристор 4, генератор отпирающих импульсов 5, блоки регулируемых временных задержек 6,8 и 9 и узлы принудительной коммутации 7 и 10. Устройство подключено к гальванической ванне 11. Устройство работает следующим образом. Переменное синусоидальное напряжение промышленной сети поступает на силовой трансформатор 1. Пониженное напряжение U2(t) (диаграмма "а") прикладывается к тиристору 2. Одновременно с этим с синхронизирующей обмотки трансформатора 1 напряжение поступает на вход генератора отпирающих импульсов 5. В произвольный момент времени t1 отпирающий импульс (диаграмма "б") поступает на тиристор 2. Последний открывается, создавая тем самым цепь тока: трансформатор 1 - тиристор 2 - емкостный накопитель 3 - гальваническая ванна 11 - трансформатор 1. В результате через гальваническую ванну 11 начинает протекать импульс прямого тока (диаграмма "ж"), а емкостный накопитель заряжается (диаграмма "в"). В момент времени t2, определяемый блоком задержки 6, отпирающий импульс генератора 5 поступает на узел принудительной коммутации 7, который запирает тиристор 2, формируя тем самым задний фронт и длительность импульса прямого тока гальванической ванны (диаграмма "ж"). В дальнейшем, в момент времени t3 (определяемый технологическими требованиями местоположения импульса обратного тока) отпирающий импульс генератора 5, задержанный блоком задержки 8 на время 0 - t3 (диаграмма "д") поступает на разрядный тиристор 4. Последний открывается, создавая тем самым цепь разряда емкостного накопителя 3 через тиристор 4 и гальваническую ванну 11. В момент времени t4, определяемый необходимостью иметь обратный импульс определенной (t4 - t3) длительности, отпирающий импульс генератора 5 через задержку 9 (диаграмма "е") поступает на узел принудительной коммутации 10. Последний запирает тиристор 4, формируя тем самым задний фронт и длительность импульса обратного тока гальванической ванны (диаграмма "ж"). В дальнейшем работа тиристоров 2 и 4 и емкостного накопителя повторяется. В результате чего ванну в прямом направлении протекает импульс, формируемый из полусинусоиды напряжения сети, а в обратном импульс, формируемый разрядом емкостного накопителя. При необходимости местоположения импульса обратного тока может изменяться в пределах более полупериода (обратного) питающего напряжения путем регулирования уставок блоков временных задержек 6 и 8. Первая определяет момент времени t2 запирания тиристора 2, а вторая - открытия тиристора 4 и тем самым начало разряда емкостного накопителя. Например, на фиг.3 местоположение обратного импульса гальванической ванны (диаграмма "ж") в сравнении с фиг.2 смещено влево, причем сам импульс расположен частично во временном интервале прямого полупериода питающего напряжения. В результате катодный потенциал будет быстрее смещен в электроположительную область, что обусловит, например, растворение шишек и дендритов, а значит нанесение более качественного металла, или будет способствовать разряду в сплав более электроположительного компонента, т.е. увеличивать его процентное содержание в осадке. Использование в силовой части устройства емкостного накопителя и разрядного тиристора позволяет изменять местоположение обратного импульса поляризующего тока в более широком, чем в известном устройстве, временном интервале, в том числе и во время прямого полупериода сетевого напряжения. Положительный эффект достигается тем, что обратный импульс может быть подан в широком интервале времени периода поляризующего тока гальванической ванны путем изменения его местоположения относительно прямого импульса. Использование заявляемого устройства для питания гальванических ванн импульсным биполярным током для более широкого варьирования местоположением обратного импульса позволяет: 1) улучшить функциональные свойства ожидаемого покрытия, в частности, уменьшением дендритообразования, внутренних напряжений, а также увеличением пластичности и электропроводности; 2) расширить возможности изменения процентного содержания примесей в электроосадках и, в частности, уменьшить их наводороживание и получать покрытия более чистыми; 3) селективно управлять разрядом ионов электроположительных или электроотрицательных металлов компонентов в осаждаемый сплав,