電鍍電源及對(duì)電鍍工藝過(guò)程的影響檔

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1、電鍍電源及對(duì)電鍍工藝過(guò)程的影響青島大學(xué)謝洪波張來(lái)祥馬學(xué)奎（0532-88632371）電鍍屬于電解加工過(guò)程。不言而喻，電源的性能、類型、特征等因素必將對(duì)電鍍工藝過(guò)程產(chǎn)生重要影響。特別是在現(xiàn)代電鍍技術(shù)飛速發(fā)展的今天，電鍍電源更具有重要地位。因此，了解電鍍電源對(duì)電鍍工藝過(guò)程的影響很有必要。本文就電鍍電源和低紋波系數(shù)整流電源在電鍍行業(yè)中的應(yīng)用所取得的一些經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)加以介紹，以期讓電鍍界同仁在選擇整流電源、解決電鍍故障、提高電鍍質(zhì)量方面引起足夠重視。1整流器的基本原理及類型1.1傳統(tǒng)硅整流器硅整流器使用歷史長(zhǎng)，技術(shù)成熟，目前是整流器主流產(chǎn)品。

2、1.1.1整流電路。工業(yè)生產(chǎn)中一般采用三相調(diào)壓器調(diào)壓，50Hz三相工頻變壓器降壓的普通硅整流器。各種整流電路獲得的均是脈動(dòng)直流電，不是純直流，或多或少地含有交流成分。為了比較脈動(dòng)成份的多少，可用紋波系數(shù)來(lái)表示，其含義為交流成份在直流成分中占的百分比，其數(shù)值越小，交流成份越少，越接近純直流。各種整流電路的波動(dòng)系數(shù)不同。其由大到小的次序?yàn)椋喝喟氩ㄕ鳌⑷嗳蚴秸骰驇胶怆娍蛊鞯牧嚯p反星形整流。其中后者工作時(shí)整流元件并聯(lián)導(dǎo)通，波形最為平滑，整流效率較高，工作也較為可靠，時(shí)最為常用的一種。為了獲得低紋波輸出，則必須采用濾波或其它特殊

3、措施。利用電容、電感貯能元件進(jìn)行濾波，是將脈動(dòng)直流轉(zhuǎn)變?yōu)檩^為平滑的直流的常用措施。但實(shí)際生產(chǎn)中，除試驗(yàn)用的小型整流器之外，工業(yè)生產(chǎn)基本上不進(jìn)行濾波。特殊情況可使用大電感。電容在低電壓、大電流情況下不適用于濾波。電容濾波，對(duì)工頻整流只適合于非常小功率的整流電源。例如輸出10A的單相全波整流器，要達(dá)到低紋波輸出，其濾波電容要達(dá)0.1F以上。隨著頻率的提高，所需電容量減小?？煽毓枥酶淖兛煽毓韫軐?dǎo)通角來(lái)調(diào)整輸出平均直流大小的普通可控硅整流器，可控硅管輸出的是間斷脈沖波，其紋波系數(shù)的受導(dǎo)通角控制，輸出紋波系數(shù)大于普通硅整流電路。特別是在使用電

4、流低于額定電流較大的情況下，輸出波形脈動(dòng)系數(shù)更大。1.1.2．整流元件類型整流元件即通常所說(shuō)的二極管。由于整流器所有的輸出電流都要經(jīng)過(guò)整流元件，因此，可以說(shuō)是整流器的心臟。整流元件分為硅整流元件和可控硅整流元件二種。鍍鉻整流器主要使用硅整流元件。雖然可控硅技術(shù)已有了長(zhǎng)足的發(fā)展，且在電鍍上應(yīng)用也日趨增多，但筆者還是推薦使用硅整流器。其原因主要是波形問(wèn)題?？煽毓枵魇遣捎每刂普髟?dǎo)通時(shí)間與截止時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)控制電流的。整流器滿負(fù)荷使用時(shí)波形好。但輸出電流較小時(shí)電流波形變差。電流越小，波形越差。而硅整流器輸出電流大小對(duì)波形幾乎無(wú)影響。1.2

5、開關(guān)電源目前一種新型電鍍電源設(shè)備-開關(guān)電源正在發(fā)展之中。它兼有硅整流器的波形平滑性優(yōu)點(diǎn)及可控硅整流器的調(diào)壓方便的優(yōu)點(diǎn)，電流效率最高（可達(dá)90%以上），體積最小，是大有前途的整流器。目前制造技術(shù)已解決了功率問(wèn)題，數(shù)千安培至上萬(wàn)安培的大功率開關(guān)電源已進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)用階段。目前市售的開關(guān)電源電路屬于“硬開關(guān)”，由于模塊在電流通斷過(guò)程的儲(chǔ)能釋放問(wèn)題，雖然較硅整流器、可控硅整流器電流效率都高，但仍有較大的“開關(guān)”損耗，并造成了對(duì)電子模塊的沖擊，使用過(guò)程設(shè)備故障率也較高。最為先進(jìn)的開關(guān)電源是“軟開關(guān)”電源電路。工作過(guò)程電子模塊通斷換向點(diǎn)正好處于電流為

6、零的瞬間，因此無(wú)“開關(guān)”損耗及能量沖擊，今一步提高了整流效率，將低了故障率。但這類開關(guān)電源的技術(shù)難度較大，成本也較“硬開關(guān)”高，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)“軟開關(guān)”電鍍電源的為數(shù)不多?？上驳氖俏沂虚_關(guān)電源的生產(chǎn)技術(shù)已步入國(guó)內(nèi)的前列。青島艾特電子技術(shù)有限公司最新研發(fā)的XBD系列諧振變頻電鍍電源，采用西安交大的諧振軟開關(guān)核心技術(shù)，生產(chǎn)的電鍍電源產(chǎn)品具有更高的電流效率及可靠性。該產(chǎn)品目前已批量生產(chǎn)，投入銷售。從而為廣大電鍍用戶提供了更大的開關(guān)電源選擇余地。開關(guān)電源其頻率已達(dá)音頻，通過(guò)濾波實(shí)現(xiàn)低紋波輸出更為簡(jiǎn)便易行。而且穩(wěn)流、穩(wěn)壓等功能更易實(shí)現(xiàn)。因此，開關(guān)電源

7、，特別是使用“軟開關(guān)”電源電路的開關(guān)電源是今后發(fā)展的方向。1.3脈沖電源設(shè)備隨著電力電子科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電鍍整流器正在由單一功能向多功能發(fā)展。由于脈沖電源主要是由嵌入式單片計(jì)算機(jī)等進(jìn)行控制，因此，除實(shí)現(xiàn)脈沖輸出之外，一般具備多種控制功能。1.3.1．自動(dòng)穩(wěn)流穩(wěn)壓。傳統(tǒng)硅整流器電流或電壓無(wú)法自動(dòng)穩(wěn)定，隨電網(wǎng)電壓的波動(dòng)而波動(dòng)。而脈沖電源則擁有高精度的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。如電網(wǎng)三相電壓波動(dòng)達(dá)上百伏時(shí)，脈沖電源輸出電壓可以幾乎不變。脈沖電源的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能一般具有二種模式：第一，恒電流限壓模式。當(dāng)電鍍工藝參數(shù)，如零件面積、溫度、濃度、酸堿度等工藝條件

8、發(fā)生改變時(shí)，常規(guī)整流器電流會(huì)發(fā)生波動(dòng)。而恒電流模式下，輸出電流自動(dòng)恒定在設(shè)定值不發(fā)生改變。這對(duì)需精確計(jì)算硬鉻厚度情況下是很有用的。采用恒流模式時(shí)的限壓功能目的是保護(hù)設(shè)備不被燒壞。第二，恒電壓限流模式。當(dāng)電鍍工藝參數(shù)發(fā)生改