ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК ТОКА ДЛЯ МИКРОПЛАЗМЕННОГО ОКСИДИРОВАНИЯ

Полезная модель относится к оборудованию для электролитической обработки поверхностей изделий из металлов и металлических сплавов путем микроплазменного оксидирования.
Известно устройство для микроплазменного оксидирования (Патент RU 75393 U1 МПК C25D 11/02), имеющее в своем составе технологический источник тока, содержащий два встречно-параллельно включенных тиристора, измерительный шунт, усилитель напряжения шунта, импульсно-фазовый регулятор анодной и катодной составляющих тока, подключенный своими выходами к соответствующим управляющим входам встречно-параллельно включенных тиристоров, два однополупериодных выпрямителя переменного напряжения, два сглаживающих фильтра, два сумматора-интегратора напряжений, два задатчика опорного напряжения, входы однополупериодных выпрямителей соединены с выходом усилителя напряжения, выход каждого однополупериодного выпрямителя через сглаживающий фильтр подключен к вычитающему входу собственного сумматора-интегратора, к суммирующему входу каждого сумматора-интегратора подключен задатчик опорного напряжения, а выход каждого сумматора-интегратора подключен, соответственно, к анодному и катодному входам импульсно-фазового регулятора. В предлагаемом устройстве технологический источник тока обладает такими недостатками, как ограничение частоты выходных импульсов напряжения частотой питающего напряжения, вызванного естественной коммутацией тиристоров, отсутствие обратных связей по температуре и плотности электролита для осуществления корректировки параметров процесса микроплазменного оксидирования, а также высокий уровень высших гармоник, отдаваемых в питающую сеть и низкий коэффициент мощности, в результате чего снижается КПД устройства.
Наиболее близким к заявленному решению является технологический источник тока устройства [Патент RU 97734 U1 МПК C25D 19/00, C25D 11/04], содержащий выпрямитель тока, автономный инвертор тока, датчик тока и систему управления, причем входные цепи выпрямителя тока подключены к клеммам источника питания, а его выходные цепи - к входным цепям автономного инвертора тока, выходные цепи которого подключены к обкладкам батареи электрических конденсаторов, причем ее вторая обкладка соединена с первым выводом силовой цепи датчика тока, второй вывод которой подключен к корпусу электролитной ванны, а выход измеренного датчика тока сигнала соединен с входом системы управления, выходы которой подключены к управляющим входам автономного инвертора тока. Недостатками предлагаемого технологического источника тока являются отсутствие обратных связей по температуре и плотности электролита для осуществления корректировки параметров процесса микроплазменного оксидирования, а также высокий уровень высших гармоник, отдаваемых в питающую сеть и низкий коэффициент мощности, в результате чего снижается КПД устройства.
Задачей полезной модели является расширение диапазона регулирования параметров процесса микроплазменного оксидирования, а также их корректировка, исходя из характера протекания процесса, для возможности получения покрытий с заданным набором свойств, причем не только на вентильных металлах, но и на меди, свинце, стали и др. металлах, а также компенсация реактивной мощности и снижение уровня высших гармоник, отдаваемых в питающую сеть.
Технический результат достигается тем, что технологический источник тока для микроплазменного оксидирования содержит выпрямитель, датчик напряжения выпрямителя, корректор коэффициента мощности, независимые регуляторы анодного и катодного напряжений, автономный инвертор тока, датчик выходного тока автономного инвертора тока, датчик напряжения на клеммах гальванической ванны, датчик температуры электролита, микропроцессорную систему управления технологическим источником тока и персональный компьютер, причем выход выпрямителя соединен со входом корректора коэффициента мощности, выход которого подключен ко входам независимых регуляторов анодного и катодного напряжений, выходы которых поступают на входы автономного инвертора тока, выход которого подключен на клеммы гальванической ванны, сигналы с датчика напряжения выпрямителя, датчика выходного тока автономного инвертора тока, датчика напряжения на клеммах гальванической ванны и датчика температуры электролита поступают на входы микропроцессорной системы управления технологического источника тока, управляющие выходы которой соединены с управляющими входами корректора коэффициента мощности, регуляторов анодного и катодного напряжений и автономного инвертора тока, микропроцессорная система управления технологическим источником тока реализует требуемые алгоритмы автоматической стабилизации или изменения параметров процесса микроплазменного оксидирования в соответствии с установленным режимом, и подключена к персональному компьютеру, посредством которого производится задание параметров процесса микроплазменного оксидирования, его мониторинг и протоколирование.
На фиг.1 представлена структурная схема технологического источника тока для микроплазменного оксидирования.
В состав технологического источника тока входят выпрямитель 1, ДНВ - датчик напряжения выпрямителя 2, ККМ - корректор коэффициента мощности 3, РАН - регулятор анодного напряжения 4, РКН - регулятор катодного напряжения 5, автономный инвертор тока 6, ДТИ - датчик выходного тока автономного инвертора тока 7, ДНИ - датчик напряжения на клеммах гальванической ванны 8, ДТ - датчик температуры электролита 9, МСУТИТ - микропроцессорная система управления технологическим источником тока 10, ПК - персональный компьютер 11.
Работа технологического источника тока для микроплазменного оксидирования осуществляется следующим образом. Напряжение питания сети подается на входные клеммы выпрямителя 1. На выходе выпрямителя 1 формируется выпрямленное напряжение, которое поступает на вход корректора коэффициента мощности 3 и вход датчика напряжения выпрямителя 2. Сигнал с датчика напряжения выпрямителя 2 поступает на вход микропроцессорной системы управления технологическим источником тока 10 для определения типа питающей сети (220 В однофазная или 380 В трехфазная). Корректор коэффициента мощности 3 реализует функцию компенсации реактивной мощности и снижение уровня высших гармоник, отдаваемых в сеть. Управление работой корректора коэффициента мощности 3 осуществляется микропроцессорной системой управления технологическим источником тока 10, которая реализует требуемый алгоритм работы, исходя из типа питающей сети. На выходе корректора коэффициента мощности 3 формируется постоянное напряжение величиной, задаваемой микропроцессорной системой управления технологическим источником тока 10, которое лежит в пределах 600-1200 В и определяет максимальное амплитудное значение выходного напряжения технологического источника тока. Далее, выходное напряжение корректора коэффициента мощности 3 поступает на входы независимых регуляторов анодного 4 и катодного 5 напряжений. Величины анодного и катодного напряжения задаются микропроцессорной системой управления технологическим источником тока 10 в соответствии заданным режимом работы технологического источника тока.
На выходах независимых регуляторов анодного 4 и катодного 5 напряжений формируются постоянные анодное и катодное напряжения, которые поступают на входы автономного инвертора тока 6, который управляется микропроцессорной системой управления технологическим источником тока 10. Автономный инвертор тока 6 формирует на выходе технологического источника тока биполярные импульсы с временными параметрами, задаваемыми микропроцессорной системой управления технологическим источником тока 10 и уровнями напряжений, задаваемыми независимыми регуляторами анодного 4 и катодного 5 напряжений. Автономный инвертор тока 6 тока также позволяет шунтировать клеммы гальванической ванны для разряда заряда, сформированного в результате электрохимической реакции при подаче анодного импульса напряжения.
Сигналы с датчиков выходного тока 7, напряжения на клеммах гальванической ванны 8 и температуры электролита 9 реализуют обратные связи для корректировки параметров процесса микроплазменного оксидирования.
Микропроцессорная система управления технологическим источником тока производит управление корректором коэффициента мощности 3, регуляторами анодного 4 и катодного 5 напряжений и автономным инвертором тока 6, что позволяет реализовать требуемые алгоритмы стабилизации или изменения параметров процесса микроплазменного оксидирования в соответствии с установленным режимом.
Задание параметров процесса микроплазменного оксидирования, его мониторинг и протоколирование осуществляется персональным компьютером 11 с специализированным программным обеспечением.