DE2027480C3

DE2027480C3 - Direct current source with adjustable output current and voltage values, in particular for electroplating purposes

Info

Publication number: DE2027480C3
Application number: DE19702027480
Authority: DE
Inventors: Vaclav Prag Malec
Original assignee: DEHOR OKRESNI PODNIK MISTNIHO PRUMYSLU MOST BRUEX (TSCHECHOSLOWAKEI)
Current assignee: DEHOR OKRESNI PODNIK MISTNIHO PRUMYSLU MOST BRUEX (TSCHECHOSLOWAKEI)
Priority date: 1969-10-14
Filing date: 1970-06-04
Publication date: 1975-03-13
Also published as: FR2064310A7; DE2027480A1; FR2064310B3; YU212870A; DE2027480B2; YU33465B; CS184853B1; RO57128A; NL7010083A; PL80706B1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichstromquelle mit einstellbaren Ausgangsstrom- und Spannungswerten, insbesondere für galvanotechnische Zwecke, mit einem ein- oder mehrphasigen Netztransformator mit je einem Steuerelement in der Primärwicklung zur Einstellung der Primärspannung, einem nachgeschalteten Gleichrichter und einem dem durchfließenden Strom proportionale pulsierende Spannung abgebenden Stromwandler.The invention relates to a direct current source with adjustable output current and voltage values, especially for electroplating purposes, with a single or multi-phase mains transformer each with one control element in the primary winding for setting the primary voltage, one downstream rectifier and a pulsating current proportional to the current flowing through it Current transformer emitting voltage.

Eine derartige Gleichstromquelle ist aus der deutschen Ausiegeschrift 1214767 bekannt; diese Gleichstromquelle enthält als Stellglied einen dem Gleichrichter vorgeschalteten Stelltransformator, der mit einem Regler verbunden ist. Dabei erfolgt die Einstellung der Badstrom-Badspannungskennlinie bei zwei verschiedenen Badströmen und die Badspannung wird auf einen Sollwert geregelt, der aus einer einstellbaren Konstantspannung, einer dem Badstrom proportionalen einstellbaren Zusatzspannung und einer ebenfalls einstellbaren, der Zusatzspannung entgegengerichteten Gegenspannung zusammengesetzt ist. Diese Gegenspannung wird einstellbar von einer Zwischenspannung abgegriffen, welche von einer weiteren Konstantspannung einstellbar abgegriffen und gleich der Zusatzspannung bei Nennstrom gehalten wird. Der Regelvorgang ist ziemlich kompliziert und verläuft nicht ohne Hysteresis. Außerdem arbeitet das System mit einer Kontaktregelung, die störanfällig ist und einem baldigen Verschleiß unterworfenSuch a direct current source is known from German Ausiegeschrift 1214767; these The direct current source contains a variable transformer connected upstream of the rectifier as an actuator, the is connected to a controller. The bath current / bath voltage characteristic is set in the process in the case of two different bath currents and the bath voltage is regulated to a setpoint that is derived from one adjustable constant voltage, an adjustable additional voltage proportional to the bath current and a also adjustable counter-tension opposite to the additional tension is. This counter voltage is tapped adjustable from an intermediate voltage, which is from a further constant voltage adjustable and kept equal to the additional voltage at nominal current will. The regulation process is quite complicated and does not proceed without hysteresis. Also works the system with a contact control, which is susceptible to failure and subject to wear and tear soon

Aus der USA.-Patentschrift 2624035 ist eine Gleichstromquelle für galvanische und ähnliche Anlagen bekannt, bei der ein dem Netztransformator vorgeschalteter Spannungsregler mittels eines rückgekoppelten Relais geregelt wird, welches mit seinem Kontakt die Speisespannung des Transformators im positiven oder negativen Sinne, also sprunghaft, verändert. Abgesehen davon, daß auch hier stör- und verschleißanfällige Kontaktelemente zur Anwendung gelangen, sind die auf Grund der Rückkopplung von der Last hervorgerufenen Änderungen der Speisespannung unstetig und erfolgen langsam.From U.S. Patent 2624035 is one Direct current source for galvanic and similar systems is known, in which a mains transformer is connected upstream Voltage regulator is regulated by means of a feedback relay, which with his Contact changes the supply voltage of the transformer in a positive or negative sense, i.e. abruptly. Apart from the fact that contact elements which are susceptible to interference and wear are also used here are the changes in the supply voltage caused by the feedback from the load inconsistent and slow.

Der Frtindung liegt die Aufgabe zugrunde, die be kannten Einrichtungen zu verbessern und eine Gleichstromquelle zu schaffen, die eine kontinuierliche Einstellung der Parameter im Bereich von Null bis zum gewählten Maximum, eine Strom- und Spannungsbegrenzung und eine Veränderung der Abhängigkeit des Stroms von der Spannung gewährleistet.The discovery is based on the task of being to improve known facilities and to create a source of direct current that is continuous Setting of the parameters in the range from zero to the selected maximum, a current and voltage limitation and ensures a change in the dependence of the current on the voltage.

Diese Aufgabe wird bei einer Gleichstromquelle der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelost, daß der Stromwandler an der Mittelanzapfung der Sek'indärwicklung des Netztransformators liegt und seine Sekundärwicklung an den Stromistwert-Eingang einer Regeleinrichtung und über ein Potentiometer an ihren Spannungsregeieingang angeschlossen ist, an dem ein über einen veränderbaren Widerstand (14) mit einer Spannungssollwert-Quelle verbundener Spannungsbegrenzer liegt, wogegen der Stromregeleingang der Regeleinrichtung über einen veränderbaren Widerstand und einer, Strombegrenzer mit einer Stromsollwert-Quelle verbunden ist, ein weiterer Eingang mit dem Spannungsistwert versorgt wird und der Ausgang der Regeleinrichtung mit dem Steuerelement in der als Drosselspule zum Schutz des Netzes vor Überspannungsspitzen wirkenden Primärwicklung des Netztransformators verbunden ist, wobei das zur Einstellung der Steilheit der Badstrom-Badspannungskennlinie dienende, am Ausgang des Stromwandlers liegende Potentiometer mit seinem Schleifer mit dem Spannungsbegrenzer verbunden ist.This object is achieved according to the invention in a direct current source of the type mentioned at the outset solved that the current transformer is at the center tap of the secondary winding of the network transformer and its secondary winding to the current actual value input of a control device and via a potentiometer is connected to its voltage regulator input, to which a via a changeable Resistor (14) is connected to a voltage setpoint source, whereas the voltage limiter Current control input of the control device via a variable resistor and a current limiter is connected to a current setpoint source, another input is supplied with the actual voltage value is and the output of the control device with the control in the as a choke coil to protect the Mains primary winding of the mains transformer acting against overvoltage peaks is connected, wherein the one used to set the steepness of the bath current / bath voltage characteristic at the output of the Current transformer lying potentiometer with its wiper is connected to the voltage limiter.

Bei Verwendung eines Dreiphasentransformators sind in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Eingänge der Steuerelemente im Sternpunkt zusammengeschaltet. Die Sekundärwicklungen der Stromwandler sind dabei in Reihe geschaltet und de* rcn Enden mit dem Potentiometer verbunden.When using a three-phase transformer, in an advantageous embodiment of the invention the inputs of the control elements are interconnected in the star point. The secondary windings of the Current transformers are connected in series and their ends are connected to the potentiometer.

Die erfindungsgemäße Gleichstromquelle bietet den Vorteil einer stetigen variablen Regelung der Ausgangsgrößen in breiten Grenzen und einer optimalen Anpassung an den Galvanisierprozeß. Die Stromdichte im Galvanisierband wird konstant gehalten, so daß eine gleichbleibende hohe Qualität der galvanischen Überzüge gewährleistet wird. Da keine Verschleißteile verwendet werden, ist der Warnings-The direct current source according to the invention offers the advantage of a continuously variable regulation of the Output sizes within wide limits and an optimal adaptation to the electroplating process. the Current density in the electroplating tape is kept constant, so that a consistently high quality of the galvanic coatings is guaranteed. Since no wearing parts are used, the warning

aufwand sehr gering. Durch die Anordnung der Steuerelemente auf der Prünärseite des Netztransformators brauchen die Steuerelemente nur für eine niedrigere Strombelastung ausgelegt zu werden, wobei die Primärwicklung gleichzeitig zum Schutz des Netzes vor Überspannungsspitzen als Drosselspule wirkt.very little effort. By arranging the controls on the primary side of the mains transformer the controls only need to be designed for a lower current load, whereby the primary winding also acts as a choke coil to protect the network from overvoltage peaks works.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. It shows

Fig. 1 die Schaltung der erfindungsgemäßen Gleichstromquelle, undFig. 1 shows the circuit of the direct current source according to the invention, and

Fig. 2 die Regelanordnung zur Regelung der Spannung und des Stromes.Fig. 2 shows the control arrangement for controlling the Voltage and current.

Die Fig. 1 zeigt die Gleichstromquelle gemäß der Erfindung mit einem dreiphasigen Netztransformator 1. Diese Ausführungsform ist für größere Leistungenerforderlich; für kleine Leistungen ist ein Einphasennetztransformator ausreichend. R, S und Γ stellen die Anschlüsse der einzelnen Phasen dar. Im Nullbzw. Mittelpunktsleiter O liegt je ein Steuerelement 3, das ein Transduktor oder eine Thyristorschaltung sein kann. Zur weiteren Erläuterung der Schaltung wird als Steuerelement 3 eine Antiparallelschaltung von Thyristoren verwendet.Fig. 1 shows the direct current source according to the invention with a three-phase mains transformer 1. This embodiment is required for higher powers; A single-phase network transformer is sufficient for small outputs. R, S and Γ represent the connections of the individual phases. Central conductor O is each a control element 3, which can be a transducer or a thyristor circuit. To further explain the circuit, an anti-parallel connection of thyristors is used as control element 3.

Durch die Anordnung der Steuerelemente 3 wirkt die Primärwicklung 2 des Netztransformators 1 als Drosselspule gegen Oberspannungsspitzen, d.h. die Überspannungsspitzen gelangen nicht auf das Energienetz. Due to the arrangement of the control elements 3, the primary winding 2 of the network transformer 1 acts as a Choke coil against high voltage peaks, i.e. the overvoltage peaks do not reach the energy network.

Da die Sekundärspannung des Netztransformators 1 wesentlich niedriger ist als die Primärspannung, ist die Strombelastung um das Übersetzungsverhältnis geringer als auf der Sekundärseite. Somit ist die Strombelastung des Steuerelementes wesentlich herabgesetzt. Since the secondary voltage of the mains transformer 1 is significantly lower than the primary voltage, the current load is lower by the transformation ratio than on the secondary side. So the The current load on the control element is significantly reduced.

Die Sekundärwicklung des Netztransformators 1 und je ein Halbleiterdiodenpaar 5, 5' bilden eine Zweiweggleichrichteranordnung, wobei das Halbleiterdiodenpaar 5, 5' durch parallelgeschaltete, als Überspannungsschutz wirkende Begrenzungselemente 6, 5' geschützt wird.The secondary winding of the network transformer 1 and a pair of semiconductor diodes 5, 5 'each form one Full-wave rectifier arrangement, the semiconductor diode pair 5, 5 'by being connected in parallel, as Overvoltage protection acting limiting elements 6, 5 'is protected.

Eine Mittelanzapfung 4 des Netztransformators 1 liegt mit einem Stromwandler 7 verbunden. Dieser liefert auf seiner Sekundärwicklung eine dem durchfließenden Strom proportionale pulsierende Spannung, die den Stromistwert l_hl darstellt. Um einen höheren Stromistwert I_1n zur Verfügung zu haben, werden die Sekundärwicklungen aller Stromwandler 7 in Reihe geschaltet.A center tap 4 of the network transformer 1 is connected to a current transformer 7. This supplies a pulsating voltage proportional to the current flowing through its secondary winding, which represents the actual current value I _hl. In order to have a higher actual current value I _1n available, the secondary windings of all current transformers 7 are connected in series.

An einem Strommesser 8 kann der Belastungsstrom und an einem Spannungsmesser 9 die Ausgangsspannung abgelesen werden. Die Ausgangsklemmen sind mit + und — gekennzeichnet.The load current can be measured on an ammeter 8 and the output voltage on a voltmeter 9 can be read. The output terminals are marked with + and -.

In Fig. 2 werden Sollwertgeber und Regler dargestellt. Der Stromistwert l_la wird über eine Klemme 21 einer Regeleinrichtung 10 zugeführt. Eine Stromsollwertquelle 18 liefert eine konstante Spannung, die an einem veränderbaren Widerstand 17 liegt, der als Spannungsteiler ausgebildet ist. Je nach Stellung des Schleifers kann ein Stromsollwert I₃₀₁₁ zwischen Null und einem Maximum vorgegeben werden. Dieser Sollwert /_;„_(/ wird auf einen Strombegrenzer 19 gegeben. Somit läßt sich die Strombegrenzung zwischen einem Minimum und Maximum einstellen.In Fig. 2, setpoint generator and controller are shown. The actual current value I _la is fed to a control device 10 via a terminal 21. A current setpoint source 18 supplies a constant voltage which is applied to a variable resistor 17 which is designed as a voltage divider. Depending on the position of the wiper, a current setpoint value I ₃₀₁₁ between zero and a maximum can be specified. This setpoint / _; “ _(/ Is applied to a current limiter 19. The current limitation can thus be set between a minimum and a maximum.

Der Stromistwert /_Ä liegt an einem als Spannungsteiler ausgebildeten Potentiometer 20 an. Mit Hufe dieses Potentiometers wird die Stromversorgungseinrichtung auf die verschiedenen Verhältnisse im GaI-The actual current value / _A is applied to a potentiometer 20 designed as a voltage divider. With the aid of this potentiometer, the power supply device is adjusted to the various conditions in the GaI-

S vanisierbad optimiert, d. h. auf die Leitfähigkeit der jeweiligen Elektrolyten eingestellt.S vanisierbad optimized, d. H. adjusted to the conductivity of the respective electrolyte.

Ein weiterer als Spannungsteiler dienender veränderbarer Widerstand 14 liegt an einer Spannungssollwertquelle 15. Der Spannungssollwert U^₁ und derAnother variable resistor 14 serving as a voltage divider is connected to a voltage setpoint source 15. The voltage setpoint U ^ ₁ and the

xo Sollwert der Leitfähigkeit S werden auf einen Spannungsbegrenzer 16 gegeben. Die Ausgänge des Strombegrenzers 19 und des Spannungsbegrenzers 16 sind mit einem Stromregeleingang 12 und einem Spannungsregeleingang 13 der Regeleinrichtung 10xo nominal value of the conductivity S are given to a voltage limiter 16. The outputs of the current limiter 19 and the voltage limiter 16 are connected to a current control input 12 and a voltage control input 13 of the control device 10

is verbunden.is connected.

Die Regeleinrichtung 10 besteht aus einem Strom- und Spannungsregler sowie einem Steuersatz zur Erzeugung von Zündspannungen für die Thyristoren der Steuerelemente 3. Auf den Spannungsregler der Re-The control device 10 consists of a current and voltage regulator and a control set for generation of ignition voltages for the thyristors of the control elements 3. On the voltage regulator of the re-

ao geleinrichtung 10 wird der aus der Ausgangsspannung der Stromquelle abgebildete Spannungsistwert U_1n gegeben. ao gel device 10, the voltage actual value U _1n mapped from the output voltage of the current source is given.

Der Ausgang 11 der Regeleinrichtung 10 ist mit dem Steutreingang der Steuerelemente 3 verbunden.The output 11 of the control device 10 is connected to the control input of the control elements 3.

as Am Steuereingang liegt eine Steuerspannung LZ₁ an. die den Steuerwinkel und somit die Spannung an der Primärwicklung 2 des Netztransformators 1 bestimmt. A control voltage LZ _{1 is applied} to the control input. which determines the control angle and thus the voltage on the primary winding 2 of the mains transformer 1.

The current source according to the invention according to FIG

und 2 bildet einen Regelkreis. Steigt der Strom im Galvanisierbad und somit auch durch den Stromwandler 7 an, so wird der Stromistwert l_la größer und über die Regeleinrichtung 10 werden die Steuerelemente 3 so weit zugesteuert, daß der Strom im Galvanisierbad seinen Sollwert I₅₀₁₁ erreicht. Bei einem auftretenden Kurzschluß werden die Steuerelemente 3 so weit zugesteuert, daß der Strom den eingestellten Maximalwert nicht überschreitet.and 2 forms a control loop. If the current in the electroplating bath and thus also through the current transformer 7 increases, the actual current value I _la increases and the control elements 3 are controlled via the control device 10 to such an extent that the current in the electroplating bath reaches _{its setpoint I 5011.} When a short circuit occurs, the control elements 3 are closed so far that the current does not exceed the set maximum value.

The electroplating process is being optimized

folgendermaßen ab. Mit dem veränderbaren Widerstand 14 wird die gewünschte Ausgangsspannung des Galvanisierprozesses eingestellt, die am Spannungsmesser 9 kontrolliert werden kann. Entsprechend den Eigenschaften des galvanischen Bades wird die erforderliche Stromdichte mit dem Potentiometer 20 und mit dem Widerstand 17 der maximale Strom, d. h. dieas follows. With the variable resistor 14, the desired output voltage of the Electroplating process set, which can be checked on the voltmeter 9. According to the Properties of the electroplating bath will be the required Current density with potentiometer 20 and with resistor 17 the maximum current, d. H. the

Current limit set. The load current

kann am Strommesser 8 abgelesen werden.can be read on the ammeter 8.

The galvanic bath is applied gradually,

wobei auch Ausgangsspannung und -strom ansteigen. Ist das Galvanisierbad fertig angesetzt, soll der erforderliche Strom fließen. Mittels des Potentiometers 20 werden die gewünschten Ausgangswerte an Hand der Strom- und Spannungsmesser 8,9 genau nachgestellt.whereby the output voltage and current also increase. Once the electroplating bath has been prepared, the required Electricity flow. By means of the potentiometer 20, the desired output values on the basis of the Ammeter and voltmeter 8.9 precisely adjusted.

Bei unbelasteter Stromquelle kann die Ausgangsspannung mittels veränderbarem Widerstand 14 verändert werden. Bei belasteter Stromquelle bestimmt das Potentiometer 20 weitgehend die Ausgangsparameter der Einrichtung, wobei die Spannung amWhen the power source is not under load, the output voltage can be changed by means of a variable resistor 14 will. When the power source is loaded, the potentiometer 20 largely determines the output parameters of the device, the voltage on

So Schleifer außer von dessen Stellung noch vom Stromistwert /,„ bestimmt wird. So, in addition to its position, the wiper is also determined by the actual current value / ".

Das Potentiometer 20 kann eine Skala erhalten, die in I .eitfähigkeitswerten für entsprechende galvanische Bäder geeicht ist.The potentiometer 20 can be given a scale in I. Conductivity values for corresponding galvanic Baths is calibrated.

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Direct current source with adjustable output current and voltage values, especially for electroplating purposes, with a single-phase or multi-phase mains transformer with a control element in the primary winding for setting the primary voltage, a downstream rectifier and a pulsating voltage proportional to the current flowing through it Current transformer, characterized in that the current transformer (7) is at the center tap (4) of the secondary winding of the mains transformer (1) and its secondary voltage is applied to the current actual value input of a control device (10) and via a potentiometer (20) its voltage control input (13) is connected to which a voltage ^limiter (16) connected to the voltage setpoint source ao (15) via a variable resistor (14) is connected, whereas the current control input (12) of the control device (10) via a variable resistor (17) and a current limiter (19) with a current setpoint source (18) v is connected, an ^a 5 further input is supplied with the voltage actual value and the output (11) of the control device (10) with the control element (3) in the primary winding (2) 3 »of the network transformer, which acts as a choke coil to protect the network from overvoltage peaks ( 1), with the potentiometer (20) at the output of the current transformer (7) serving to set the steepness of the bath current-bath voltage characteristic and connected with its wiper to the voltage limiter (16).

2. DC power source according to claim 1, characterized in that when using one Three-phase transformer, the inputs of the control element (3) are interconnected in the star point are.

3. DC power source according to claim 1, characterized in that the secondary windings the current transformer (7) is connected in series and its ends are connected to the potentiometer (20) are.