+375333902151

+74994040900

Гальванические
линии

Главная

статьи

Проекты

Контакты

гальванический выпрямитель

Тиристорный против модульного выпрямителя

Дата: 5 апреля, 2021

Автор: FORTEX Galvanoline

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ:

Качество и свойства получаемого гальванического покрытия зависят от группы факторов, один из них ток. Для подачи электрического тока на гальванические ванны применяют источники тока. В качестве которых могут быть выпрямители переменного тока, генераторы, источники питания.

Выпрямители предназначены для преобразования переменного тока в постоянный. Составляющие выпрямителей - трансформатор, вентильная группа и сглаживающий фильтр.

Параметры, характеризующие качество работы выпрямителей:

Частота пульсаций выходного напряжения;

Среднее значение выходного напряжения;

Коэффициент пульсаций;

Коэффициент полезного действия;

Внешняя характеристика - зависимость средних значений выпрямленных напряжения и тока.

Фото 1. Выпрямители от производителя FlexKraft

Виды ванн в зависимости от токового обеспечения разделяют:

С постепенным (плавным или ступенчатым) увеличением плотности тока в течение электролиза (анодирование - увеличение напряжения);

С постоянной плотностью тока на протяжении всего технологического процесса (от момента завешивания деталей до окончания электролиза);

Со скачком плотности тока в начале электролиза (хромирование - увеличивается анодная и катодная плотность тока вначале электролиза).

Варианты схем электрических соединений в гальванических ваннах

Виды схем соединений гальванических ванн и источников тока:

Отдельный источник для каждой ванны (удобный вариант, позволяющий регулировать выходное напряжение, тем самым изменяя плотность тока);

К одному источнику присоединено несколько гальванических ванн (применимо для ванн с  разными процессами небольшой мощности);

Одна ванна присоединена к нескольким источникам тока (применимо для гальванических ванн, где требуется ток большой силы или нанесение покрытия на детали разной конфигурации и размеров. В таком случае в ванне устанавливаются изолированные друг от друга штанги, которые подключаются к отдельным источникам тока).

Расчет тока, подводимого к одной гальванической ванне производиться по плотности тока (i) и величине единовременной загрузки (Sед.):

Величину тока повышают на 15 - 20 % от расчетной, из-за не изолированных контактов на подвесках, увеличивающих покрываемую площадь поверхности.

Напряжение на ванне, зависящее от процесса, электролита и его температуры, плотности тока, расстояний между анодом и деталью (катодом). Необходимое напряжение принимают на основании практических данных или расчетным путем:

где ЕОм - падение напряжения омического сопротивления электролита;

Еа - Ек - разность величин анодной и катодной поляризации (поляризация определяются экспериментально или из расчета равновесных потенциалов и значений анодной и катодной поляризации при данной плотности тока);

Епр - падения напряжения в контактах и проводниках первого рода;

l - расстояние между анодом и катодом;

χ - удельная электропроводности электролита.

Падение напряжения в контактах и проводниках первого рода (в штангах, деталях, анодах) определяется как 5 - 10 %:

Выпрямители выбирают по номинальному значению напряжения, рекомендованному для проведения  электрохимического процесса. А так же отталкиваясь от технических характеристик выпрямителя (выходные ток и напряжение, пульсация) и технологических особенностей процесса.

Фото 2. Выпрямители FlexKraft на гальваническом производстве

Пульсация в выпрямителях

При эксплуатации выпрямителей немаловажный пункт - отсутствие пульсации. Наличие пульсации тока, особенно, при проведении процесса хромирования приводят к ухудшению характеристик покрытия в редких случаях к невозможности осаждения.

Уменьшение сцепления хрома с основой или предыдущим слоем обусловлено прерывистостью тока. На участках с пониженной плотностью тока возникает отслаивание покрытия.

С отключением одной фазы переменного тока на хромовых осадках возможен брак: потускнение, шероховатость, а также снижается фактическая толщина покрытия, такие осадки характеризуются  пониженными коррозионными свойствами.

Наименее чувствительны к пульсациям или прерывистости тока электролиты хромирования со смешанными катализаторами. Подробнее о электролитах хромирования в статье "Состав гальванических ванн".

Фото 3. Выпрямители FlexKraft с различным типом охлаждения

Сравнение модульных выпрямителей IGBT с тиристорными выпрямителями

При комплектации гальванической линии инженер-технологи сталкиваются с большим выбором выпрямителей. Поэтому предлагаем испытать тиристорные выпрямители и выпрямители, использующие принцип высокочастотного переключения по основным параметрам.

Для сравнения использовались тиристорный выпрямитель «Астра - 2» 12В 400А выпуска 1989 года и выпрямитель Flex Kraft 12B 600A выпуска 2007 года.

Фото 4. Выпрямители FlexKraft

Испытания проводились идентично для двух типов выпрямителей в барабанных ваннах слабокислого цинкования, которые входят в состав гальванической линии.

Основные параметры:

Режим эксплуатации линии: трехсменный, без выходных дней.

Расположение выпрямителей: вблизи гальванических ванн к которым они подключаются.

Нагрузка, выдаваемая выпрямителями зависит от обрабатываемых деталей и загрузки барабана, варьируется в промежутке 250-300 А.

Каждый из выпрямителей  подключен к цеховой электросети через отдельный счетчик электроэнергии. Для определения количества ампер-часов, выданных выпрямителем в нагрузку тиристорный выпрямитель оснащен внешним счетчиков ампер-часов, в выпрямителе Flex Kraft использовался встроенный счетчик ампер-часов. Для оценки энергоэффективности ежедневно в течение 30 дней снимались показания счетчиков и определялось потребление электроэнергии от электросети каждым из выпрямителей, а также определялось количество ампер часов, выданных выпрямителем в нагрузку.

Результаты 30 - ти дневных испытаний зафиксированы в таблице:

Выпрямитель

Потребление, кВт/час

В нагрузку, Ампер/час

Потребление на 1000 Ампер/часов

Астра - 2

1196

123343

9,7 кВт/час

Flex Kraft

77

120424

6,4 кВт/час

В приведенной сравнительной таблице энергоэффективность выпрямителя, использующего технику высокочастотного переключения, сравнительно  выше, чем у тиристорного выпрямителя, и для выдачи нагрузки одинакового количества ампер-часов Flex Kraft потребляет на 349 электроэнергии меньше.

Сравнение выпрямителей по основным параметрам в таблице:

Свойства

Тиристорный выпрямитель

Выпрямитель Flex Kraft

Преимущества Flex Kraft

Низкая пульсация

Некоторые выпрямители поставляются без дополнительных фильтров и указывается что нельзя работать на 100% мощности, что бы избежать проблем с качеством жесткого хромирования. Качественный фильтр для тиристорных выпрямителя часто

дорогой и занимает много места.

Очень низкая пульсация, стандарт < 2% во всем диапазоне. C Flex Kraft нет никаких ограничений, по уровню тока. Можно работать близко к нулю. Известно что низкая пульсация даёт очень хорошую поверхность при

хромировании.

Можно использовать для всех типов процессов жесткого хромирования, с очень хорошим результатом.

Компактность

Обычно требует значительно больше места при монтаже. Всегда необходимы подъемные механизмы.

Компактные размеры

Проще перемещать, при необходимости изменения положения. Можно делать без подъемных механизмов.

Подгонка к существующим условиям

Очень часто трансформатор и тиристоры подвержены воздействию охлаждающего воздуха, иногда и электроника управления.

Вся электроника защищена от воздуха охлаждения и поэтому очень себя хорошо показала при работе в агрессивной среде.

Увеличение срока безотказной работы.

Варианты управления

Обычно требует значительно больше места при монтаже. Всегда необходимы подъемные механизмы.

Компактные размеры

Проще перемещать, при необходимости изменения положения. Можно делать без подъемных механизмов.

Удобства проведения сервиса

Сложно осуществлять сервис силовых элементов (трансформатор и пакет тиристоров), из - за большого размера и сложностью с доступом.

Очень просто, так как система модульная. Клиент сам может поменять модуль меньше, чем за 5 минут.

Не требуется никакой специальной подготовки. Местный электрик/оператор

может сам заменить неисправный модуль. Нет необходимости иметь склад дорогостоящих запасных частей. Стандартный силовой модуль подходит ко

всем вариантам выпрямителя Flex Kraft в независимости от размера.

Гибкость

Никакой гибкости. При аварии, весь процесс останавливается полностью.

Большая гибкость. При аварии, выпрямитель может продолжать процесс с оставшимися модулями, до замены модуля.

Очень быстрый запуск процесса, из - за простоты и быстроты замены модуля.

Температура

Обычно, рассчитаны, на эксплуатацию при температурах окружающей среды не превышающей 35 °C.

Сконструирован для работы при температуре 40°С при 100% нагрузке. Также может работать при температуре 50 °C (при снижении нагрузки до 70 % от максимальной).

Можно эксплуатировать в очень жаркие летние дни. Успешно эксплуатируются в Юго-Восточной Азии.

Экономика

Эти выпрямители имеют очень высокую реактивную составляющую.

Эффект фактор > 0.9 нет необходимости в компенсирующих устройствах и также отсутствуют штрафы за реактивную составляющую.

Прямая экономия за каждый час работы.

Гибкость в размерах

Такой выпрямитель будет иметь всегда те размеры, которые он получил при производстве. Нет возможности изменить их, при возможном изменении процесса.

Выпрямитель Flex Kraft может быть надстроен дополнительными модулями, если в процессе эксплуатации необходимо увеличить мощность или  производительность. Ко всему прочему модули могут объединяться в группы, для получения напряжения в 60 вольт, если этого требует новый процесс (например анодирование).

Инвестиции в выпрямители не завязаны на определенный процесс. Можно сэкономить большие деньги в будущем, при изменении процессов.

выпрямители flex kraft для гальванического производства

Наверняка, почти каждый инженер-технолог за время своей практики слышал о выпрямителях Flex Kraft. Рассмотрим основные особенности шведских выпрямителей:

 Дуаль - возможна работа одного выпрямителя как два с независимым управлением двух ванн. Возврат к одинарной системе осуществляется через меню.

Модульная конструкция. Выпрямитель состоит из нескольких модулей, их количество зависит от необходимого напряжения на ванне. При выходе из строя одного или несколько модулей, выпрямитель продолжает работать. Такой подход удобен при работе с большими или дорогостоящими деталями или при длительных процессах. В одной стойке размещают до 5 выпрямителей, которые могут управлять процессами  на 10 ваннах.

Расположение вблизи гальванических ванн  - благодаря специальной конструкции силового модуля можно располагать выпрямитель около ванны.

Экономичность. Значительная экономия электроэнергии по сравнению с тиристорными выпрямителями. Данные подтверждены экспериментом в Санкт-Петербурге и приведены выше.

Низкая пульсация  -  пульсация по тех описанию не выше 1%. Но на самом деле она не превышает 0,2%.

Автоматизация и программирование. Возможность запрограммировать 4 программы по 8 шагов в каждой.

Охлаждение. Доступны конструкции с водным и воздушным охлаждением.

Управление осуществляется: непосредственно на самом выпрямителе; на выносной панели  ControlKraft Touch c независимым управлением до 10 выпрямителей и сохранением данных о процессах на USB-носитель; при помощи выносного пульта управления с поддержкой программирования - ControlKraft Digital.

Фото 5. Выпрямители FlexKraft с воздушным охлаждением

Предприятие СООО "ФОРТЭКС-ВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" является официальным дистрибьютором KraftPowercon. О модульных выпрямителях, пультах управления представлено на странице "Выпрямители FLEXKRAFT,  KraftPowercon". 

Дата:

Автор:

05.04.2021

Отдел гальванического оборудования

FORTEX Galvanoline

инженер-технолог: Гладкая О.С.

под редакцией: Мисник Д.А., Ошуркевич О.В.

СООО «ФОРТЭКС-ВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»

 

Республика Беларусь

Витебск, Терешковой 25А

Минск, Независимости 169

 

23 года производим оборудование для гальванических и химических предприятий

Свяжитесь с нами:

info@galvanoline.by

+375 33 390 21 51

+7 499 404 09 00

 Copyright © 1998-2021 СООО «ФОРТЭКС-ВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ»  Все Права Защищены.