電鍍用定脈寬開關(guān)電源和低紋波整流電源

電鍍?cè)O(shè)備產(chǎn)品的質(zhì)量除了與電鍍工藝、添加劑、工人操作水平等有關(guān)外，還與電鍍?cè)O(shè)備有相當(dāng)重要關(guān)系。最基本的電鍍?cè)O(shè)備----電鍍電源，其整流方式與直流脈動(dòng)大小對(duì)某些鍍種有著十分重要的影響。
直流電源波形對(duì)電鍍質(zhì)量有突出的影響，例如：高頻率定脈寬高頻穩(wěn)壓/穩(wěn)流脈沖電源電鍍時(shí)會(huì)產(chǎn)生特殊效應(yīng)，這也是普通直流電源電鍍無法達(dá)到的效果，有些現(xiàn)象還不能用常規(guī)電化學(xué)理論來加以解釋。而直流波形對(duì)電鍍沉積的影響目前還難以從理論上進(jìn)行預(yù)測，只能通過大量的試驗(yàn)來作相對(duì)比較，篩選出適宜的波形

本文僅就定脈寬高頻穩(wěn)壓/穩(wěn)流脈沖電源和低紋波系數(shù)整流器電源在電鍍行業(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。

2低紋波整流電源

從三相四線交流供電通過各種整流器獲得的是脈動(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。

目前，低紋波系數(shù)整流電源中輸出紋波系數(shù)的大小尚無統(tǒng)一規(guī)定，一般認(rèn)為紋波系數(shù)小于5%的整流電源可稱為低紋波電源。

3獲得低紋波的途徑

整流器輸出直流的紋波大小與整流程式有關(guān)，而要獲得低紋波輸出，則必須采用濾波或其它特殊措施。

3.1普通硅整流器

采用調(diào)壓器調(diào)壓，50~60Hz工頻變壓器降壓的普通硅整流器，其紋波系數(shù)都較大，其由大到小的次序?yàn)椋簡蜗虬氩ㄕ鳗儐蜗嗳?雙半波或橋式)整流﹥?nèi)喟氩ㄕ鳗內(nèi)嗳蚴秸骰驇胶怆娍蛊鞯牧嚯p反星形整流。

硅整流器一般未采用濾波措施，除用調(diào)壓器調(diào)壓帶平衡電抗器的六相雙反星形硅整流器外，大都不可能獲得低紋波直流。因此，普通硅整流器不太可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，且穩(wěn)定性差，電鍍質(zhì)量很難控制和提高。

3.2普通可控硅整流器

利用改變可控硅管導(dǎo)通角來調(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)的影響因素較多：

(1)可控硅的導(dǎo)通角越小，紋波越大;當(dāng)可控硅全導(dǎo)通時(shí)，輸出波形與硅整流器相同。換言之，整流器的負(fù)荷率越低(大馬拉小車)，其輸出紋波系數(shù)越大。

(2)整流方式影響輸出紋波，其規(guī)律與硅整流器一致，而相同整流方式的可控硅整流器比硅整流器紋波要大。

(3)整流相數(shù)越多，紋波系數(shù)越小。為此，便出現(xiàn)了不少十二相整流的可控硅整流器，相對(duì)紋波系數(shù)就越小。

3.3濾波

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。

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。高頻開關(guān)電源其頻率已達(dá)音頻，因而易采用電容濾波實(shí)現(xiàn)低紋波輸出。具有穩(wěn)流穩(wěn)壓功能的高頻開關(guān)定脈寬穩(wěn)壓/穩(wěn)流脈沖電源電源，其輸出紋波都較小，但有一類高頻開關(guān)電源其調(diào)壓方式類似可控硅整流器，不具穩(wěn)流功能，其紋波則大。

采用三相五柱芯六相或十二相整流的可控硅整流器，再采用電感(平波電抗器)濾波，也能獲得低紋波或超低紋波輸出。與穩(wěn)流穩(wěn)壓的高頻開關(guān)電源相比，也具有一定的優(yōu)越性。例如：不采用積木式并聯(lián)輸出即可制成大功率整流器，對(duì)元器件的要求相對(duì)較低，控制線路較為簡單，維護(hù)維修較易，相對(duì)售價(jià)較低，因而也受到人們的歡迎。

3.4特殊措施

當(dāng)生產(chǎn)工藝需要低紋波直流輸出時(shí)，相應(yīng)試驗(yàn)(例如赫爾槽試驗(yàn))用電源，也應(yīng)當(dāng)采用定寬高頻穩(wěn)壓穩(wěn)流脈沖電源和低紋波直流電源。

大容量電容濾波，在開機(jī)瞬間，由于電容充電量大，會(huì)產(chǎn)生很大的浪涌電流，易損壞整流元件。對(duì)于工藝試驗(yàn)而又要求低紋波輸出的單相小整流器，可采用特殊方法來獲得低紋波直流輸出。例如：

(1)采用電容電感的π形濾波，但體積與重量較大，大電流輸出。

(2)采用適量電容濾波，用普通雙極性大功率三極管，利用直流負(fù)反饋環(huán)節(jié)獲得低紋波輸出;但輸出電流不易做大，一般在50A/48V輸出以下。

(3)電容濾波后利用具有恒流特性的低壓大功率場效應(yīng)管(VMOS管)調(diào)整直流輸出，此法較為廉價(jià)且簡單，一般在100A/24V輸出以下。

(4)定脈寬高頻穩(wěn)壓/穩(wěn)流脈沖電源，*電鍍用較好，1500A/48V輸出以下。