新型直流交流著色電源研究應(yīng)用

1、.新式直流-溝通著色電源的研究及應(yīng)用許敬濤雄濤梁永萬(wàn)君和電氣自動(dòng)化有限企業(yè)（中國(guó)511400）綱要：簡(jiǎn)要介紹了鋁型材電解著色法及其配套的著色電源裝備的技術(shù)和特色,要點(diǎn)論述了新式不對(duì)稱(chēng)直流-溝通著色電源的主回路構(gòu)造、控制原理，并給出了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的工藝曲線圖和實(shí)質(zhì)著色成效。要點(diǎn)詞：鋁型材電解著色不對(duì)稱(chēng)輸出DesignandapplicationofNewtypeDC-ACcoloringpowerSupplyXUJingtao,LIXiongtao,LIANGYongwan(GuangzhouJunheElectricCo.,Ltd,511400,GuangzhouChina)Abstract：Th

2、ispaperbrieflyintroducesthetechnologyandthefeatureofelectrolyticcoloringofaluminumprofilesanditsrelevantpowersupply,FocusingonmaincircuitstructureandcontrolmodelofthenewtypeDCACcoloringpowersupply.Thispaperalsoshowsactualprocesscurveandperformancesofcoloringonfieldapplication.Keywords:Aluminumprofil

3、es,Electrolyticcoloring,Asymmetricoutput序言Word資料.在鋁型材陽(yáng)極氧化生產(chǎn)線中，電解著色工藝及技術(shù)處于核心地位。不同的槽體溶液及工藝方法，鋁型材電解著色成效也不同樣，所要求的著色電源波形及施電程序亦不同。按電源形式的不同可為溝通著色和特種波形著色兩大類(lèi),溝通著色方法又分為完整溝通著色和直流-溝通著色兩種，適應(yīng)的工藝以錫鹽和鎳錫混鹽為主，也用于硒鹽和銅鹽等。完整溝通著色方法是日本初期的最主要的著色方法，擁有操作簡(jiǎn)單、投資較小、成本便宜等長(zhǎng)處，當(dāng)前也是我國(guó)最寬泛采納的著色方法。溝通電解著色的負(fù)半周發(fā)生析氫與阻攔層中產(chǎn)生的缺點(diǎn)的交互作用及沉積反響，正半周一

4、方面發(fā)生陽(yáng)極氧化，生成新鮮的氧化膜，修理阻攔層，另一方面除去濃差極化，為陰極反響創(chuàng)建條件。直流-溝通著色方法真實(shí)意義上來(lái)說(shuō)也屬于溝通著色，最大的特色是，進(jìn)行溝通著色以前有一段時(shí)間的直流辦理，在著色槽中處于陽(yáng)極進(jìn)行電解，其目的是使不同部位氧化膜進(jìn)行平均化辦理，同時(shí)改變膜孔構(gòu)造，防備著色后氧化膜開(kāi)裂，而后再進(jìn)行完整溝通著色，這樣能夠獲得較平均的著色成效。鋁材廠在生產(chǎn)深古銅或黑色料時(shí)，因?yàn)橹珪r(shí)間過(guò)長(zhǎng)，鋁材在酸性槽液中浸泡太久，往常會(huì)產(chǎn)生起灰現(xiàn)象，鋁材產(chǎn)品的色彩不夠亮麗，生產(chǎn)效率也較低。由于金屬離子的析出過(guò)程為陰極復(fù)原反響，據(jù)此，筆者在電器科學(xué)研究院工作時(shí)期，設(shè)計(jì)研發(fā)了一種不對(duì)稱(chēng)溝通著色電源，經(jīng)過(guò)控

5、制溝通電源正負(fù)波形的導(dǎo)通時(shí)間，使得負(fù)向波形面積大于正向波形面積，進(jìn)而縮短著色時(shí)間，其最大的弊端在于生產(chǎn)淡色料時(shí)色差嚴(yán)重，僅能生產(chǎn)深色料。這類(lèi)電源的輸出波形如圖一所示，其實(shí)質(zhì)為斷續(xù)脈沖波，諧波含量高，并擁有直流重量，變壓器發(fā)熱嚴(yán)重，若正負(fù)波形比率相差過(guò)大，將會(huì)破壞電源設(shè)施，所以在實(shí)質(zhì)應(yīng)用中，需要控制負(fù)向輸出電壓不要大于正向輸出電壓的1.1倍，使用成效不理想。Word資料.圖一傳統(tǒng)不對(duì)稱(chēng)著色電源電壓波形新式不對(duì)稱(chēng)直流-溝通著色電源研制為戰(zhàn)勝上述不對(duì)稱(chēng)著色電源的弊端，我企業(yè)研制出新式不對(duì)稱(chēng)著色電源，實(shí)現(xiàn)了直流、對(duì)稱(chēng)溝通、不對(duì)稱(chēng)溝通波形隨意組合輸出、施電方式多樣化、可控化，可知足各樣色系的著色工藝需求

6、。采納該電源用于電解著色，不單生產(chǎn)出的鋁材產(chǎn)品色彩純正亮麗，并且大幅度地提升了生產(chǎn)效率和降低了著色工藝環(huán)節(jié)的能耗。新式不對(duì)稱(chēng)直流-溝通著色電源主電路由三大多數(shù)構(gòu)成，即調(diào)壓器,變壓器和DC-AC電能變換電路，如圖二所示。調(diào)壓器在變壓器原邊實(shí)現(xiàn)溝通無(wú)級(jí)調(diào)理，并經(jīng)過(guò)變壓器將電壓變到適合的電壓值，變壓器副邊使用晶閘管實(shí)現(xiàn)換相輸出。Word資料.圖二新式不對(duì)稱(chēng)DC-AC著色電源系統(tǒng)框圖其控制系統(tǒng)由PLC、觸發(fā)單元、變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及人機(jī)交互系統(tǒng)構(gòu)成，PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)電源輸出電壓、電流的及時(shí)采樣，經(jīng)過(guò)控制變頻器驅(qū)動(dòng)調(diào)壓器電機(jī)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓閉環(huán)控制。PLC經(jīng)過(guò)RS485通訊協(xié)議與人機(jī)交互系統(tǒng)通訊，接收著色電源波形、施電

7、程序、輸出電壓等指令。觸發(fā)單元由數(shù)字邏輯控制系統(tǒng)及脈沖驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成，數(shù)字邏輯控制系統(tǒng)經(jīng)過(guò)采樣同步信號(hào)并聯(lián)合給定的著色波形選擇指令進(jìn)行及時(shí)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)各樣波形的輸出。該電源的工作模式包括溝通著色、溝通不對(duì)稱(chēng)著色、直流-溝通著色及直流-不對(duì)稱(chēng)溝通著色四大類(lèi)，此中不對(duì)稱(chēng)溝通著色波形分1:2和1:3不對(duì)稱(chēng)輸出，1:2不對(duì)稱(chēng)輸出波形為一個(gè)施電周期包括一個(gè)正半周期和兩個(gè)負(fù)半周期波形，1:3不對(duì)稱(chēng)輸出波形為一個(gè)施電周期包括一個(gè)正半周期和三個(gè)負(fù)半周期波形，每個(gè)半周期的時(shí)間為10ms,電源輸出波形如圖三所示。Word資料.(a)直流輸出波形（b）完整溝通輸出波形（c）1:2不對(duì)稱(chēng)輸出波形（d）1:3不對(duì)稱(chēng)輸出波形

8、圖三新式不對(duì)稱(chēng)直流-溝通著色電源輸出波形Word資料.新式不對(duì)稱(chēng)直流-溝通著色電源經(jīng)過(guò)人機(jī)交互系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)工作方式選擇、輸出波形選擇、顏色選擇、參數(shù)設(shè)定、補(bǔ)色、開(kāi)停機(jī)等一序列的操作，系統(tǒng)對(duì)設(shè)置的每一組工藝參數(shù)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)有效的保留，并全自動(dòng)達(dá)成著色過(guò)程、分段計(jì)時(shí)、全過(guò)過(guò)程累計(jì)計(jì)時(shí)和工藝曲線及時(shí)監(jiān)測(cè)等功能，人機(jī)交互界面如圖四所示。（a）監(jiān)控界面（b）顏色選擇界面Word資料.（c）輸出波形選擇界面（d）參數(shù)設(shè)置界面圖四人機(jī)交互界面應(yīng)用舉例國(guó)某鋁材廠有兩條臥式氧化生產(chǎn)線，長(zhǎng)遠(yuǎn)存在著色成效差、著色成品率低的問(wèn)題。我企業(yè)為該廠設(shè)計(jì)制造兩臺(tái)新式不對(duì)稱(chēng)著色電源用于改換以前的舊式不對(duì)稱(chēng)著色電源，主要參數(shù)和主要功能以

9、下：1）供電電源：三相50Hz，380V10%；2）直流（DC）和溝通（AC）電壓：0-25V；3）自動(dòng)穩(wěn)固輸出電壓，精度優(yōu)于0.5%；4）隨意設(shè)定預(yù)浸時(shí)間：0999秒；5）直流輸出05000A可調(diào)，溝通輸出010000A可調(diào)；6）直流上漲時(shí)間15-60秒可調(diào)、直流連續(xù)時(shí)間0-1800秒可調(diào)；7）直流-溝通變換時(shí)間15-60秒可調(diào)；8）溝通上漲時(shí)間15-60秒可調(diào)、溝通連續(xù)時(shí)間0-1800秒可調(diào)。該鋁材廠當(dāng)前主要生產(chǎn)香檳、古銅和珍珠黑色料，其槽液成分以下：表一槽液成分含量硫酸（硫錫鹽鎳鹽溫度PH值增添劑化）（g.L-1）（g.L-1）（）（g.L-1）（g.L-1）工藝要18-228-1218

10、-2218-22115-20求Word資料.實(shí)測(cè)28.0316.4826.721.50.8418.07生產(chǎn)砂香檳、亮光深古銅及珍珠黑色料的電源輸出波形如圖五圖七所示，此中香檳色屬于淡色系，著色時(shí)間一般在12分鐘，所以使用1:1溝通著色模式即可知足工藝要求。亮光深古銅色采納了直流-（1:2）溝通不對(duì)稱(chēng)輸出工作模式，著色時(shí)間比原工藝減少約3分鐘。珍珠黑色采納直流-（1:3）溝通不對(duì)稱(chēng)輸出工作模式，同一面積鋁材的著色時(shí)間比原工藝減少約5分鐘的著色時(shí)間?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)照實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2表4。表二砂香檳色著色工藝數(shù)據(jù)比較波氧化溝通溝通軟啟時(shí)溝通連續(xù)時(shí)間總工作時(shí)間面形膜厚電壓間（S）(S)積（）（V）（S）原完11

11、20309012084硅全交機(jī)流新1：111845468882硅1AC機(jī)表三亮光深古銅色著色工藝數(shù)據(jù)比較波形氧直交直直轉(zhuǎn)交交總面化流電流電流軟流持換時(shí)流軟流持工積膜壓壓?jiǎn)r(shí)續(xù)時(shí)間啟時(shí)續(xù)時(shí)作厚（V（V間間（S間間時(shí)Word資料.（）（S（S）（S（S間）(S)原溝通8203048058硅104機(jī)新DC-181518255255021038硅：2AC154機(jī)表四珍珠黑色著色工藝數(shù)據(jù)比較波形氧直交直直轉(zhuǎn)交交總面化流電流電流軟流持換時(shí)流軟流持工積膜壓壓?jiǎn)r(shí)續(xù)時(shí)間啟時(shí)續(xù)時(shí)作厚（V（V間間（S間間時(shí)（）（S（S）（S（S間）(S)原溝通10203072072硅508機(jī)新DC-11015182510255042052硅：3AC308機(jī)Word資料.圖五香檳色著色工藝曲線圖圖六亮光深古銅色著色工藝曲線圖Word資料.圖七珍珠黑色著色工藝曲線圖結(jié)束語(yǔ)實(shí)踐證明，這類(lèi)新式不對(duì)稱(chēng)直流-溝通著色電源能知足各樣色系的著色工藝要求。生產(chǎn)淡色