RU2623531C1 - Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys - Google Patents
Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623531C1 RU2623531C1 RU2016141607A RU2016141607A RU2623531C1 RU 2623531 C1 RU2623531 C1 RU 2623531C1 RU 2016141607 A RU2016141607 A RU 2016141607A RU 2016141607 A RU2016141607 A RU 2016141607A RU 2623531 C1 RU2623531 C1 RU 2623531C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- outputs
- inputs
- current sensor
- bridge
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оборудованию для электролитической обработки поверхностей металлов и сплавов и может быть использовано для получения оксидно-керамических покрытий.The invention relates to equipment for electrolytic surface treatment of metals and alloys and can be used to obtain oxide-ceramic coatings.
Известно устройство для микродугового оксидирования металлов и их сплавов, содержащее источник питания, соединенный с вторичным источником питания, ванну для электролита, корпус которой соединен через последовательно соединенные датчик напряжения и датчик тока с оксидируемой деталью, управляющую машину, повышающий трансформатор, блок драйверов, тиристорный преобразователь напряжения, систему импульсно-фазового управления, пульт ручного управления, пульт дистанционного управления, последовательно соединенные первый выпрямитель, первый фильтр, первый импульсный преобразователь напряжения, а также последовательно соединенные второй выпрямитель, второй фильтр, второй импульсный преобразователь напряжения, входы которых соединены с выходами повышающего трансформатора, а выходы подключены к входам переключателя режимов (RU, патент №2422560, МПК C25D 11/02, опубл. 27.06.2011 г.).A device is known for microarc oxidation of metals and their alloys, comprising a power source connected to a secondary power source, an electrolyte bath, the housing of which is connected via a voltage sensor and a current sensor with an oxidizable component in series, a control machine, a step-up transformer, a driver unit, a thyristor converter voltage, pulse-phase control system, manual control panel, remote control, the first rectifier connected in series, ne first filter, first pulse voltage converter, as well as a second rectifier connected in series, second filter, second pulse voltage converter, the inputs of which are connected to the outputs of the step-up transformer, and the outputs are connected to the inputs of the mode switch (RU Patent No. 2422560, IPC
Недостатками известного устройства являются сложная система управления, значительные габариты и вес устройства.The disadvantages of the known device are a complex control system, significant dimensions and weight of the device.
Известно устройство для микродугового оксидирования изделий из металлов и металлических сплавов, содержащее источник питания, ванну с электролитом, повышающий трансформатор, управляющую электронно-вычислительную машину, датчик тока и датчик напряжения, входы которых соединены с оксидируемым изделием, вторичный источник питания, импульсные преобразователи напряжения, систему импульсно-фазового управления, пульты дистанционного и ручного управления, два фильтра, переключатель режимов работы, два выпрямителя, тиристорный преобразователь напряжения, выход которого соединен с входом силового повышающего трансформатора, выходы которого подключены к входам первого и второго выпрямителей (патент RU №2395631, МПК C25D 11/00, 21/12, опубл. 27.07.2010 г.).A device for microarc oxidation of products from metals and metal alloys containing a power source, a bath with an electrolyte, a step-up transformer, a control computer, a current sensor and a voltage sensor, the inputs of which are connected to an oxidizable product, a secondary power source, switching voltage converters, pulse-phase control system, remote controls and manual controls, two filters, an operating mode switch, two rectifiers, thyristor conversion spruce voltage whose output is connected to the input of the power step-up transformer, which outputs are connected to inputs of the first and second rectifiers (patent RU №2395631, IPC
Недостатками известного устройства являются сложная система управления, значительные габариты и вес устройства.The disadvantages of the known device are a complex control system, significant dimensions and weight of the device.
Известно устройство для плазменно-электролитического оксидирования металлов и сплавов, принятое за прототип, содержащее источник питания, ванну с электролитом для оксидирования изделия, два выпрямителя, два фильтра, два импульсных преобразователя напряжения, блок драйверов, переключатель режима работы, датчик тока и датчик напряжения, микроконтроллер, управляющую электронно-вычислительную машину, подключенную к микроконтроллеру, управляемый электронный разрядник, два измерителя напряжения, два высокочастотных силовых повышающих трансформатора, два регулятора напряжения, два коммутатора, два логических элемента «И», генератор высокочастотных сигналов, выход которого через два логических элемента «И» соответственно подключен к первым входам коммутаторов, вторые входы которых соединены вместе и подключены к источнику питания, выходы первого и второго коммутаторов подключены к входам соответственно первого и второго высокочастотных силовых повышающих трансформаторов, выходы которых соответственно подключены к входам первого и второго выпрямителей, при этом выходы первого и второго фильтров подключены к входам первого и второго измерителей напряжения и к первым входам соответственно первого и второго регуляторов напряжения, выходы которых подключены ко вторым входам импульсных преобразователей (патент RU №2441108, МПК C25D 11/00, 19/00, опубл. 27.01.2012 г.).A device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys, adopted as a prototype, containing a power source, a bath with an electrolyte for oxidizing the product, two rectifiers, two filters, two pulse voltage converters, a driver unit, an operating mode switch, a current sensor and a voltage sensor, a microcontroller, a control electronic computer connected to a microcontroller, a controlled electronic arrester, two voltage meters, two high-frequency power boosters an informator, two voltage regulators, two switches, two logical elements "AND", a high-frequency signal generator, the output of which through two logical elements "AND" is respectively connected to the first inputs of the switches, the second inputs of which are connected together and connected to a power source, the outputs of the first and the second switches are connected to the inputs of the first and second high-frequency power boost transformers, respectively, the outputs of which are respectively connected to the inputs of the first and second rectifiers, while rows of the first and second filters are connected to inputs of the first and second voltage measuring devices, and to first inputs of the first and second voltage regulators whose outputs are connected to second inputs of the pulse converters (patent RU №2441108, IPC
Недостатками известного устройства являются сложный алгоритм управления, значительные габариты и вес устройства.The disadvantages of the known device are a complex control algorithm, significant dimensions and weight of the device.
Техническим результатом изобретения является простой алгоритм управления и снижение габаритов и веса устройства.The technical result of the invention is a simple control algorithm and reducing the size and weight of the device.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для плазменно-электролитического оксидирования металлов и сплавов, содержащее источник трехфазного переменного или постоянного напряжения, подключенного к трехфазному мостовому выпрямителю, выходы которого соединены с фильтром, первый и второй датчики напряжения, повышающий высокочастотный трансформатор, вторичная обмотка которого одним выходом подключена к обрабатываемой детали, а другим выходом к катодному электроду ванны, заполненной электролитом, первый датчик тока, компьютер, управляющий микроконтроллером, выходы которого подключены к входам блока драйверов, а первый, второй и третий входы к информационным выходам датчиков напряжения и первого датчика тока, дополнительно содержит понижающий и повышающий стабилизаторы напряжения, второй датчик тока, информационный выход которого подключен к четвертому входу микроконтроллера, первый дроссель, активный делитель напряжения и полумостовой инвертор напряжения, при этом силовые входы понижающего стабилизатора напряжения подключены к фильтру, а силовые выходы один напрямую и другой через второй датчик тока и первый дроссель подключены к силовым входам повышающего стабилизатора напряжения, силовые выходы которого подключены к первому датчику напряжения, силовым входам активного делителя напряжения и полумостового инвертора напряжения, а информационные входы обоих стабилизаторов напряжения соединены соответственно с первым и вторым выходами блока драйверов, при этом активный делитель напряжения формирует амплитуды анодного и катодного напряжений и содержит два транзистора, шунтированных обратными диодами и включенных по полумостовой схеме, в точку соединения которых включены последовательно соединенные третий датчик тока, информационный выход которого подключен к пятому входу микроконтроллера, и второй дроссель, выход которого подключен к одному из выходов полумостового инвертора напряжения, образованному двумя последовательно включенными конденсаторами, к первому из которых подключен второй датчик напряжения, а другой выход полумостового инвертора напряжения образован двумя последовательно включенными транзисторами, шунтированными обратными диодами, и между выходами включены последовательно соединенные первый датчик тока и первичная обмотка повышающего высокочастотного трансформатора, при этом информационные входы активного делителя напряжения и полумостового инвертора напряжения соответственно подключены к третьему и четвертому выходам блока драйверов.The specified technical result is achieved by the fact that the device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys containing a source of three-phase AC or DC voltage connected to a three-phase bridge rectifier, the outputs of which are connected to the filter, the first and second voltage sensors that increase the high-frequency transformer, the secondary winding of which one output connected to the workpiece, and the other output to the cathode electrode of the bath filled with electrolyte, the first sensor ka, the computer that controls the microcontroller, the outputs of which are connected to the inputs of the driver unit, and the first, second and third inputs to the information outputs of the voltage sensors and the first current sensor, further comprises step-down and step-up voltage regulators, a second current sensor, the information output of which is connected to the fourth the input of the microcontroller, the first inductor, an active voltage divider and a half-bridge voltage inverter, while the power inputs of the step-down voltage stabilizer are connected to the filter, and with The left outputs, one directly and the other through the second current sensor and the first inductor, are connected to the power inputs of the step-up voltage regulator, the power outputs of which are connected to the first voltage sensor, the power inputs of the active voltage divider and half-bridge voltage inverter, and the information inputs of both voltage stabilizers are connected respectively to the first and the second outputs of the driver block, while the active voltage divider forms the amplitudes of the anode and cathode voltages and contains two transistors, mounted by reverse diodes and connected in a half-bridge circuit, the connection point of which includes a third current sensor connected in series, the information output of which is connected to the fifth input of the microcontroller, and a second inductor, the output of which is connected to one of the outputs of the half-bridge voltage inverter, formed by two capacitors connected in series, to the first of which a second voltage sensor is connected, and the other output of the half-bridge voltage inverter is formed by two sequentially GOVERNMENTAL transistors, freewheeling diodes are shunted, and connected in series between the outputs of the first current sensor connected to the primary winding and the high-frequency step-up transformer, wherein the data inputs of the active voltage divider and the voltage of the half bridge inverter are respectively connected to third and fourth outputs of the drive unit.
На чертеже представлена структурная схема устройства для плазменно-электролитического оксидирования металлов и сплавов.The drawing shows a structural diagram of a device for plasma electrolytic oxidation of metals and alloys.
Устройство для плазменно-электролитического оксидирования металлов и сплавов содержит источник 1 трехфазного переменного или постоянного напряжения, подключенного к трехфазному мостовому выпрямителю 2, выходы которого соединены с фильтром 3, первый и второй датчики напряжения 4 и 5, повышающий высокочастотный трансформатор 6, вторичная обмотка 7 которого одним выходом подключена к обрабатываемой детали 8, а другим выходом к катодному электроду 9 ванны 10, заполненной электролитом 11, первый датчик тока 12, компьютер 13, управляющий микроконтроллером 14, выходы которого подключены к входам блока драйверов 15, а первый, второй и третий входы соответственно к информационным выходам датчиков напряжения 4, 5 и первого датчика тока 12, понижающий и повышающий стабилизаторы напряжения 16 и 17, второй датчик тока 18, информационный выход которого подключен к четвертому входу микроконтроллера 14, первый дроссель 19, активный делитель напряжения 20 и полумостовой инвертор напряжения 21, при этом силовые входы понижающего стабилизатора напряжения 16 подключены к фильтру 3, а силовые выходы один напрямую и другой через второй датчик тока 18 и первый дроссель 19 подключены к силовым входам повышающего стабилизатора напряжения 17, силовые выходы которого подключены к первому датчику напряжения 4, силовым входам активного делителя напряжения 20 и полумостового инвертора напряжения 21, а информационные входы обоих стабилизаторов напряжения 16 и 17 соединены соответственно с первым и вторым выходами блока драйверов 15, при этом активный делитель напряжения 20 формирует амплитуды анодного и катодного напряжений и содержит два транзистора 22, 23, шунтированных обратными диодами 24, 25 и включенных по полумостовой схеме, в точку соединения которых включены последовательно соединенные третий датчик тока 26, информационный выход которого подключен к пятому входу микроконтроллера 14, и второй дроссель 27, выход которого подключен к одному из выходов полумостового инвертора напряжения 21, образованному двумя последовательно включенными конденсаторами 28, 29, к первому из которых подключен второй датчик напряжения 5 и другой выход полумостового инвертора напряжения 21 образован двумя последовательно включенными транзисторами 30, 31, шунтированными обратными диодами 32, 33, и между выходами включены последовательно соединенные первый датчик тока 12 и первичная обмотка 34 повышающего высокочастотного трансформатора 6, при этом информационные входы активного делителя напряжения 20 и полумостового инвертора напряжения 21 соответственно подключены к третьему и четвертому выходам блока драйверов 15.The device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys contains a
Фильтр 3 представляет собой емкость, которая снижает уровень пульсаций после выпрямителя 2. Повышающий высокочастотный трансформатор 6 осуществляет увеличение по амплитуде напряжения, подключенного к обрабатываемой детали 8 и к катодному электроду 9 ванны 10, а также гальваническую развязку этого напряжения от источника 1 трехфазного переменного или постоянного напряжения.The
Блок драйверов 15 усиливает по мощности сигналы, формируемые микроконтроллером 14 для управления понижающим и повышающим стабилизаторами 16, 17, активным делителем напряжения 20 и полумостовым инвертором напряжения 21.The
В зависимости от величины напряжения источника 1 трехфазного переменного или постоянного напряжения и от заданных значений амплитуд анодного и катодного напряжений, подводимых к обрабатываемой детали 8, работает понижающий стабилизатор напряжения 16 или повышающий стабилизатор напряжения 17.Depending on the magnitude of the voltage of the
Транзисторы 22, 23, шунтированные обратными диодами 24, 25, и транзисторы 30, 31, шунтированные обратными диодами 32, 33, представляют собой IGBT-транзисторы, включенные по полумостовой схеме и попарно размещенные в отдельных корпусах.
Устройство для плазменно-электролитического оксидирования металлов и сплавов работает следующим образом.A device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys works as follows.
Компьютером 13 задаются микроконтроллеру 14 необходимые значения амплитуд анодного и катодного напряжений, длительность импульсов анодного напряжения, их частота, коэффициент деления, ограничение по мощности и длительность технологического процесса оксидирования. Длительность импульсов катодного напряжения вычисляют микроконтроллером 14. По заданным значениям амплитуд анодного и катодного напряжений и по сигналу обратной связи с первого датчика напряжения 4 микроконтроллером 14 формируют импульсы управления понижающим стабилизатором 16 или повышающим стабилизатором 17. Деление напряжения, сформированного понижающим стабилизатором напряжения 16 или повышающим стабилизатором напряжения 17, осуществляет активный делитель напряжения 20 на конденсаторах 28 и 29 полумостового инвертора напряжения 21 по сигналам с микроконтроллера 14. В соответствии с заданным значением коэффициента деления микроконтроллером 14 формируют импульсы управления определенной длительности, которые поочередно включают транзисторы 22, 23 активного делителя напряжения 20 и заряжают конденсаторы 28 и 29 соответственно до амплитуд анодного и катодного напряжений. При этом отношение длительностей управляющих сигналов определяет величину коэффициента деления. Вторым дросселем 27 обеспечивают линейность тока заряда конденсаторов 28, 29. По третьему датчику тока 26 микроконтроллером 14 контролируют ток заряда и осуществляют защиту сердечника повышающего высокочастотного трансформатора 6 от насыщения. Высокая частота коммутации транзисторов 22, 23 активного делителя напряжения 20 обеспечивает стабильность напряжений на конденсаторах 28 и 29. В соответствии с заданным значением длительности импульса анодного напряжения и вычисленного значения длительности катодного напряжения микроконтроллером 14 формируют импульсы управления, которые поочередно включают транзисторы 30, 31 полумостового инвертора напряжения 21. Транзистором 30 подключают положительное анодное напряжение конденсатора 28 через первый датчик тока 12 к первичной обмотке 34 повышающего высокочастотного трансформатора 6, а транзистором 31 подключают отрицательное катодное напряжение конденсатора 29 к первичной обмотке 34 повышающего высокочастотного трансформатора 6. При этом на первичной обмотке 34 повышающего высокочастотного трансформатора 6 формируются двухполярные импульсы с заданными параметрами, которые передаются в его вторичную обмотку 7. Частотой следования импульсов управляет микроконтроллер 14 по заданию от компьютера 13 или в соответствии с заданным значением ограничения по мощности.
Значение длительности импульса катодного напряжения вычисляется микроконтроллером 14 из условия ненасыщения сердечника повышающего высокочастотного трансформатора 6:The value of the pulse duration of the cathode voltage is calculated by the
где Т2 - длительность катодного импульса напряжения;where T2 is the duration of the cathode voltage pulse;
Ua - измеренная амплитуда анодного импульса напряжения;Ua is the measured amplitude of the anode voltage pulse;
Т1 - длительность анодного импульса напряжения;T1 is the duration of the anode voltage pulse;
Uk - измеренная амплитуда катодного импульса напряжения.Uk is the measured amplitude of the cathode voltage pulse.
Для предотвращения насыщения сердечника повышающего высокочастотного трансформатора 6 по сигналам с первого датчика тока 12 и третьего датчика тока 26 микроконтроллером 14 корректируют значение длительности импульса катодного напряжения, а также защищают устройство от короткого замыкания в нагрузке.To prevent saturation of the core of the boosting high-
Применение активного делителя напряжения 20 совместно с полумостовым инвертором напряжения 21 в предлагаемом устройстве позволяет формировать импульсы анодного и катодного напряжений от одного регулируемого источника напряжения (соответственно понижающий или повышающий стабилизаторы напряжения 16, 17), при этом используется минимум оборудования, что упрощает алгоритм управления и снижает габариты и вес устройства.The use of an
Изготовлен опытный образец устройства для плазменно-электролитического оксидирования металлов и сплавов, который показал свою работоспособность и надежность.A prototype of a device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys was manufactured, which showed its efficiency and reliability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016141607A RU2623531C1 (en) | 2016-10-24 | 2016-10-24 | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016141607A RU2623531C1 (en) | 2016-10-24 | 2016-10-24 | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2623531C1 true RU2623531C1 (en) | 2017-06-27 |
Family
ID=59241310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016141607A RU2623531C1 (en) | 2016-10-24 | 2016-10-24 | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2623531C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2733852C1 (en) * | 2020-01-27 | 2020-10-07 | ФГБОУ ВО "Тольяттинский государственный университет" | Device for micro-arc oxidation of metals and alloys |
RU2775987C1 (en) * | 2021-06-06 | 2022-07-12 | Юрий Иванович Красников | Apparatus for micro-arc oxidation of products made of metals and alloys |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101311325A (en) * | 2008-02-25 | 2008-11-26 | 华南理工大学 | Two level inverter type MAO power source and output regulation control method thereof |
RU2395631C2 (en) * | 2008-08-15 | 2010-07-27 | Евгений Николаевич Андреев | Facility for micro-arc oxidation of items out of metal and metal alloys |
RU2422560C1 (en) * | 2009-10-27 | 2011-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" | Device for micro-arc oxidation of metals and their alloys |
RU2441108C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (Институт химии ДВО РАН) | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys |
-
2016
- 2016-10-24 RU RU2016141607A patent/RU2623531C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101311325A (en) * | 2008-02-25 | 2008-11-26 | 华南理工大学 | Two level inverter type MAO power source and output regulation control method thereof |
RU2395631C2 (en) * | 2008-08-15 | 2010-07-27 | Евгений Николаевич Андреев | Facility for micro-arc oxidation of items out of metal and metal alloys |
RU2422560C1 (en) * | 2009-10-27 | 2011-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет Аэрокосмического приборостроения" | Device for micro-arc oxidation of metals and their alloys |
RU2441108C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-01-27 | Учреждение Российской академии наук Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (Институт химии ДВО РАН) | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2733852C1 (en) * | 2020-01-27 | 2020-10-07 | ФГБОУ ВО "Тольяттинский государственный университет" | Device for micro-arc oxidation of metals and alloys |
RU2775987C1 (en) * | 2021-06-06 | 2022-07-12 | Юрий Иванович Красников | Apparatus for micro-arc oxidation of products made of metals and alloys |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9148072B2 (en) | Inverter apparatus | |
JP6341386B2 (en) | Switching power supply | |
RU163740U1 (en) | MULTI-PHASE RECTIFIER WITH CORRECTION OF POWER COEFFICIENT | |
KR20160061907A (en) | Power factor improvement circuit | |
CN107294414B (en) | Power conversion device | |
WO2018110440A1 (en) | Snubber circuit and power conversion system using same | |
US9130474B2 (en) | Power transforming apparatus with digital control unit | |
JP4735188B2 (en) | Power converter | |
JP2013021793A (en) | Power supply system | |
RU2623531C1 (en) | Device for plasma-electrolytic oxidation of metals and alloys | |
EP3565096A1 (en) | Snubber circuit and power conversion system using same | |
RU2375809C1 (en) | Method for control of connected in parallel inverters | |
TWI551024B (en) | Ac-dc power conversion device and control method thereof | |
RU2635120C1 (en) | Device for microarc metal and alloy oxidation | |
RU2551427C1 (en) | Method and device of stabilisation of three-phase alternating voltage | |
CN108649794B (en) | High-voltage power supply circuit | |
RU2505913C1 (en) | Pulsed dc voltage controller | |
EP3916993A1 (en) | Dc pulsed power supply device | |
US20140063880A1 (en) | Rectifier circuit and electronic device using same | |
RU64451U1 (en) | PULSE CONVERTER | |
JP2015104204A (en) | Voltage detection device | |
RU2808147C1 (en) | Single-cycle power factor correction control method | |
RU2775987C1 (en) | Apparatus for micro-arc oxidation of products made of metals and alloys | |
RU176104U1 (en) | DC CONVERTER TO VARIABLE | |
RU2738956C1 (en) | Auxiliary converter with input current correction |