Как правильно выбрать источник питания (выпрямитель) для гальваники

21.12.2020

Одним из наиболее широко применяемых методов защиты металлических деталей в машино- и приборостроении являются гальванические и другие покрытия, осуществляемые благодаря применению электрохимических процессов.


Использовано фото с сайта eurasian-defence.ru

Ключевым компонентом, обеспечивающим работу такого процесса, является источник питания постоянного тока (выпрямитель), далее ИП, и от правильного выбора такого ИП зависит должное качество обработки, безаварийность работы всей линии, а в некоторых случаях и возможность нанесения покрытия.

Выбор ИП по выходному току

Ключевым параметром гальванического процесса и, соответственно ИП, является номинальный ток. В зависимости от площади поверхности детали и вида обработки требуемый для обеспечения процесса ток может находится в диапазоне от единиц до десятков тысяч ампер. ИП должен обеспечивать стабильный ток в относительно широком диапазоне сопротивлений нагрузки, то есть со схемотехнической точки зрения являться источником тока, а не источником напряжения.

Источники питания следует выбирать с некоторым запасом по значению номинального тока для обеспечения облегченного режима работы источника и быстрой возможности нарастить мощность производства в небольшом диапазоне. Следует так же учитывать, что при работе любого источника максимальная точность измерения и стабилизации выходного тока достигается в диапазоне 50...100% от номинального значения.

Выбор ИП по выходному напряжению

Наиболее распространенные значения напряжений в гальванических процессах лежат в пределах 6‑12 вольт, хотя встречаются процессы и с большими напряжениями (в основном процессы анодирования). При выборе значения выходного напряжения ИП в первую очередь следует изучить технологию нанесения покрытия и обеспечить запас для компенсации потерь на токоведущих шинах (проводах) особенно при протяженной линии и контактных соединениях, особенно это важно для сильноточных процессов.

ИП со сменой полярности (реверсом) тока и/или с пульсирующим током

Для некоторых гальванических и смежных процессов для обеспечения высокого качества покрытия требуется смена полярности (реверс) тока (напряжения), либо использование однополярного пульсирующего тока. В этом случае следует выбирать ИП с такими функциями с учётом требуемого диапазона значений длительности импульсов.

Выбор ИП по степени защиты корпуса

При выборе степени защиты оболочки ИП следует учитывать его место расположения. При расположении непосредственно в цеху у гальванической линии степень защиты оболочки следует выбирать не менее IP54 по причине наличия агрессивных веществ в воздухе и возможности попадания брызг реактивов на корпус ИП.

При низкой степени защиты это может привести к окислению электронных компонентов ИП и выходу его из строя. Залогом надежной и безаварийной работы ИП при таком расположении является своевременное обслуживание, очистка узлов охлаждения (радиаторов, вентиляционных решеток и вентиляторов) от загрязнений.

Так же непосредственно в цеху возможен монтаж ИП со степенью защиты оболочки ниже IP54, но только при условии установки ИП в отдельном коробе с приточно-вытяжной вентиляцией, параметры который по производительности выше производительности системы охлаждения ИП. Данный способ монтажа затрудняет обслуживание ИП и при ошибках проектирования системы вентиляции может привести к выходу ИП из строя.

Наиболее предпочтительным, но в то же время дорогим способом, является установка ИП в отдельном помещении. При данном способе расположения обеспечивается чистый воздух в помещении без агрессивных компонентов, легкий доступ для обслуживания и увеличивается межсервисный интервал. Но также увеличиваются затраты на установку и эксплуатацию.

Выбор ИП по схемотехнике

Много лет для гальванических процессов выпускаются и применяются в промышленности тиристорные ИП, в которых имеется силовой понижающий трансформатор, работающий на частоте 50 Гц, выпрямляющий тиристорный мост с блоком управления, дроссель для снижения пульсаций выходного тока. Недостатками таких ИП являются большие габариты, низкий КПД, большие пульсации выходного тока, низкий коэффициент мощности и, как правило, отсутствие модульности (при наращивании производства невозможна модернизация — только полная замена на более мощный).


Тиристорный ИП (слева) и транзисторный ИП (справа)

Последние годы для гальванических процессов всё больше начали изготавливать транзисторные ИП с высокочастотным преобразованием, которые лишены вышеперечисленных недостатков тиристорных ИП и обеспечивают более широкий диапазон регулировки выходных параметров.


Пульсации выходного напряжения тиристорного (слева) и транзисторного (справа) ИП

Выбор ИП по типу охлаждения

ИП для гальваники выпускаются с принудительным охлаждением — как воздушным, так и жидкостным. Жидкостное охлаждение даёт преимущество ИП с токами 10 кА и выше, но оно сложнее, дороже и требует дополнительную систему подготовки и охлаждения жидкости.

Аксессуары для гальванических ИП

Обычно производители ИП для гальваники предлагают целый ряд полезных аксессуаров: пульты дистанционного управления, цифровые и аналоговые интерфейсы для дистанционного мониторинга и управления (в том числе автоматического), таймеры, счетчики ампер-часов и другие опции. Данные опции следует выбирать отдельно для каждого выпрямителя и процесса.


© Л. А. Сохор (ООО «Новые энергетические технологии», sokhor@newet.ru);
© А. М. Гладышев, М. А. Забелин (АО «Электро Интел»).