高频电源与可控硅电源滚镀锌能耗对比试验

高频电源与可控硅电源滚镀锌能耗对比试验

李音1曹如琢2吴小强3

（1身份证号：52260119780107XXXX；2身份证号：23020619810317XXXX；3身份证号：21010319771205XXXX）

摘要：在研究高频电源与可控硅电源滚镀锌能耗对比试验中，放在现实生产条件下研究对比了两种电源的能耗与时间效率的不同。通过进行试验，在碱性滚镀锌环境下对新型的高频电源进行试验，在新型高频电源已经具备节能和高效特性的前提下，其节能效果和电镀时间效率并没有预期中的明显。当实验中负载已经达到额定负载率的80%，高频电源的节能率在9%，对于电镀时间也有了8%的提高率。

关键词：高频电源；可控硅电源；能耗；滚镀

在高频硅工作时可以使用相对轻巧的无源滤波器，在防止整流器对电网污染的同时还能吸收高频次谐波，高频开关电源的工作效率可以达到10~50Hz也是产生这一便捷的条件。可控硅的工作频率在50~60Hz，这时对于高次谐波的吸收需要用相对笨重的滤波器，尽管进行了过滤但是对于清洁生产的需求效果并不理想，况且吸收的效果也并不理想。所以在现实的生产运用中，使用高频开关电源的优势是显而易见的，相比于可控硅整流器，它不但具有体积更小、耗材更低、效率更高的特点，在准确度与节能效果方面都表现的更出色。在电镀行业中，对于使用电源开关有一些片面的理解，对于电源开关的节能效果并不是由一项因素影响，所以在观测数值时常常发现会与预测值存在差异。本篇文章的研究主要在碱性滚镀锌的条件下展开可控硅电源开关与开关电源的节能效果的对比试验。

1试验

1.1实验条件

采用碱性滚镀锌的方式，设定θ镀液为30℃，滚筒转速为10r/min，pH为14的试验条件下。工艺配方如下。

ZnO15g/L

NaOH125～130g/L

Z7076mL/L

Z705随试验而定

1.2实验方法

实验进行了两种电源的滚镀电镀的对比试验，由此来对两种电源在生产过程中所产生的实际消耗情况进行对比。在进行正常的生产情况下，工件t电镀为80min，m工件约30kg左右，U为12～14V，Ic为1500～1600A，在这些限定因素下，对镀层厚度及能耗在实际下所得的数据为试验依据。

进行实验时，按照正常的操作流程，预热30min镀槽，在温度稳定的条件下进行电镀操作。在进行实验时按照先高频电源再进行可控电源电镀的操作顺序下进行，每组实验重复完成15次，最后取电镀时间、耗电量、工件总质量的均值结果进行分析对比数据。

2实验结论与讨论

2.1理论分析

在工作中对于电镀DIAYUAN的损耗主要有三个方面。第一点损耗，进行电流转换时，交流电转换为直流电而产生的损耗。这种损耗的产生与整流的方式有一定关系，实验中由于高频开关的整流手段先进，所以对比于可控硅的整流形式更加节能环保。第二点损耗，试验时对于铜的损耗。第三点损耗，试验时对于铁的损耗。这两种损耗主要是由于电流经过变压器所带来的损耗。由于可控硅整流器的变压器是相当庞大且笨重的，所以相应的铜损和铁损也会更加严重。以上分析可以看到，高频电源开关比可控硅整流器的节能效果要高很多，总体节能要高出30%左右。

2.2实验结果

实验结果见表1。表中的数字结果皆为15次实验的平均值。

表1两种电源对照表

同时对两种电源的相对能耗进行比较，测算后列出了其对比参数，见表2。

表2两种电源电镀相对能耗及时间效率对照表

2.3实验结果分析

由表2可以得出，在时间相同的条件下，相比于可控硅电源来说开关电源的节能效果更加显著，虽然如此但是在实验结果中并没有达到文献中的理想数据那么高的节能效率。但是在电镀效果方面比可控电源要高很多。一般情况下，由于开关电源的功率因数高，所以使整流模块的转化率也得到了很大提高，而且相对于可控硅整流器而言，铜损和铁损的消耗小，由此来说，理论中开关电源比可控硅电源的节能效果要高20%左右。但是对实验所得的结果来看，两者相差仅为9%。所以对实验结果进行了分析后得出，第一点原因是在生产中，在保证冗余度的条件下，电源的配置要比原来的额定功率增加20%。所以在设备运行时，电源一直没有在正常的额定功率下运行，所以造成转化效率低下而且浪费了能源的情况产生。而且还因为开关电源与可控硅电源的负载特性不一致，所以在大功率的负载条件下的差别就没有理论中的明显。从上述实验结果分析，对于两种电源的使用如果达到80%，可控硅电源还在额定负载的范围内所以它的效率受到的影响就没有很大，反观开关电源，它的额定功率稳定所以使得敏感度过低。第二点原因，由于可控硅的模式特殊，所以其整理模块可以达到与开关电源相似的转换效率，所以对于能源效率的获取能力也很高。根据对实验的分析得出，开关电源仅比可控硅电源的节能效果高9%的结果就很合理了。

在电镀时间效率的方面，依然是开关电镀电源具有优势的。分析其原因，可能是因为开关电源的波纹相对较小，对电流的输出能够保持持续稳定的状态，所以能够达到有效的电镀状态。

3结论

在分析研究了本文所进行的实验后，所得结果表明。在工件相同以及电镀时间也相同的情况下，使用锌酸盐滚镀工艺时，开关电源的节能效果要比可控硅的节能效果高大约9%，而且同时对电镀效率的提高也有显著作用。所以开关电源比可控硅电源的优势更大，具体体现在其对控制的精准，而且在波形的输出方面也更加容易被控制，所以对于电镀的质量有较高的保障。

参考文献

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