工欲善其事必先利其器；而在電鍍行業(yè)里好多人對(duì)電源基本沒(méi)有任何的要求，一臺(tái)問(wèn)題不斷、老舊不堪、能耗奇高的電源在線，每天夢(mèng)想著高品質(zhì)、高良率，那就真的只能停留在夢(mèng)想。俗話說(shuō)好馬配好鞍，電鍍當(dāng)然要配好電源。

    電鍍是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程,在此過(guò)程中,金屬離子獲得電子而還原成金屬原子,金屬原子按一定規(guī)則排列形成具有一定品粒取向的平滑鍍層。直流電鍍電源正是提供電子的源泉和使金屬原子結(jié)晶的動(dòng)力。因此,電鍍電源設(shè)備是電鍍生產(chǎn)的主要設(shè)備,它與鍍槽和電鍍?nèi)芤号浜弦黄?span style="visibility: visible; font-family: Tahoma; font-size: 16px;">,即可完成電鍍過(guò)程。電鍍電源已經(jīng)能夠提供多種形式的電流與波形,賦予了電鍍工藝以新的活力。近些年來(lái),常用直流電源設(shè)備正在不斷更新,特種電鍍電源設(shè)備隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展而有了新的突破,為電鍍工藝研究提供了各種各樣嶄新的電源。

第一代電源——交/直發(fā)電機(jī)組

    19世紀(jì)末上海開(kāi)始電鍍工業(yè)時(shí)，電源采用蓄電池；只有資金雄厚的上海商務(wù)印書(shū)館在1912年才應(yīng)用發(fā)電機(jī)鍍銅。直到20世紀(jì)50年代中期,人們還是采用交流/直流發(fā)電機(jī)組或汞弧整流器為電鍍生產(chǎn)提供直流電。在調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)的輸出時(shí),要調(diào)節(jié)交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速以改變直流輸出。這種系統(tǒng)由于具有較高的可靠性,曾一度在電鍍領(lǐng)域占統(tǒng)治地位。然而這種系統(tǒng)效率極低,還要采用各種變阻器進(jìn)行槽邊調(diào)壓,電能損耗更大。因此在電力電子技術(shù)誕生后不久便陸續(xù)退出歷史舞臺(tái)。

第二代電源——硅整流器

    不久,隨著大功率硅整流管被大量的工業(yè)化使用,在電鍍領(lǐng)域出現(xiàn)了自耦調(diào)壓加硅整流的直流電鍍電源,即采用自耦變壓器調(diào)節(jié)交流電壓,再以大功率硅管(堆)進(jìn)行整流。這種系統(tǒng)雖然在技術(shù)上比交/直流發(fā)電機(jī)組有了進(jìn)步,輸出直流波形比較平滑,但需要用機(jī)械或人工拖動(dòng)自耦變壓器調(diào)壓,不便遠(yuǎn)程操縱。同時(shí),其效率沒(méi)有太大改善。這可算是第二代直流電鍍電源。

    硅整流器使用歷史長(zhǎng)，技術(shù)成熟，目前是整流器主流產(chǎn)品。各種整流電路獲得的均是脈動(dòng)直流電，不是純直流。為了比較脈動(dòng)成份的多少，一般用紋波系數(shù)來(lái)表示，其數(shù)值越小，交流成份越少，越接近純直流。各種整流電路的波動(dòng)系數(shù)不同。其由大到小的次序?yàn)椋喝喟氩ㄕ鳌⑷嗳蚴秸骰驇胶怆娍蛊鞯牧嚯p反星形整流。

第三代電源——可控硅整流器

    20世紀(jì)50年代后期,晶閘管在美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生,從而給包括電鍍電源在內(nèi)的電力電子行業(yè)帶來(lái)革命性的進(jìn)步,出現(xiàn)了以可控硅為核心的直流電鍍電源?？煽毓桦婂冸娫?/span>,在電路結(jié)構(gòu)上主要有兩種形式:一種是利用可控硅在工頻變壓器原邊進(jìn)行調(diào)壓,然后在副邊用硅管多相整流:另一種是直接用可控硅在工頻變壓器的副邊進(jìn)行調(diào)壓整流。不論哪種形式,都是把成熟的調(diào)節(jié)控制電子電路,運(yùn)用到對(duì)可控硅導(dǎo)通角的控制中,使得可控硅電鍍電源的輸出特性大大地優(yōu)于以往的產(chǎn)品。在額定負(fù)載情況下,往往能獲得令人滿意的輸出精度、紋波和效率,特別是在效率上,比過(guò)去的產(chǎn)品有了顯著的提高,功率范圍也很寬。這些優(yōu)良的特性使得它一經(jīng)出現(xiàn),便成為直流電鍍電源的主流,至今國(guó)內(nèi)仍大量使用這種電源。

    可控硅利用改變可控硅管導(dǎo)通角來(lái)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)的受導(dǎo)通角控制，輸出紋波系數(shù)大于普通硅整流電路。

第四代電源——高頻開(kāi)關(guān)電源

    電力電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,高頻功率變換技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,就誕生了第四代直流電鍍電源--高頻開(kāi)關(guān)電源。

    開(kāi)關(guān)電源兼有硅整流器的波形平滑性優(yōu)點(diǎn)及可控硅整流器的調(diào)壓方便的優(yōu)點(diǎn)，電流效率高體積最小，數(shù)千安培至上萬(wàn)安培的大功率開(kāi)關(guān)電源已進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)用階段。開(kāi)關(guān)電源其頻率已達(dá)音頻，通過(guò)濾波實(shí)現(xiàn)低紋波輸出更為簡(jiǎn)便易行。而且穩(wěn)流、穩(wěn)壓等功能更易實(shí)現(xiàn)。

    隨著人們對(duì)鍍層質(zhì)量和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化以及要滿足清潔生產(chǎn)過(guò)程節(jié)能降耗的嚴(yán)格要求,可控硅電源的缺點(diǎn)越來(lái)越明顯。首先,它只能在一定的負(fù)載范圍內(nèi)保證額定精度,而實(shí)際電鍍過(guò)程中,大多數(shù)使用的電流都偏離了整流器的額定值,因此,往往難以滿足實(shí)際精度需要。紋波也是如此,只在一定范圍(一般是在滿負(fù)載附近)滿足額定值,這些,都給進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)困難。其次,由于采用模擬電子線路完成移相控制,當(dāng)它與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接時(shí),需要的接口電路較繁瑣,很不方便。另外,由于擺脫不了工頻變壓器,使其整機(jī)結(jié)構(gòu)個(gè)大笨重,耗費(fèi)銅材多,而且對(duì)電網(wǎng)的諧波干擾也很?chē)?yán)重。

    高頻開(kāi)關(guān)電源的工作原理是功率變換。它是功率轉(zhuǎn)移技術(shù)與脈寬調(diào)制技術(shù)相結(jié)合的高技術(shù)產(chǎn)物,是當(dāng)代電力電子學(xué)理論發(fā)展的最新體現(xiàn)。高頻開(kāi)關(guān)電源較之可控硅電源有著許多無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì):首先在電路結(jié)構(gòu)上,它去掉了可控硅電源的工頻變壓器,采用脈寬調(diào)制方式控制場(chǎng)效應(yīng)管工作,尺寸大幅度減小,質(zhì)量明顯減輕,節(jié)省大量銅材和優(yōu)質(zhì)硅鋼片;可控硅電源全量程的功率因數(shù)為0.7,而高頻開(kāi)關(guān)電源則達(dá)到0.90~0.95;可控硅電源的輸出脈動(dòng)隨負(fù)載的大小和整流相數(shù)的變化而變化,工作頻率較低,在大電流時(shí)往往不加濾波電路。而高頻開(kāi)關(guān)電源的輸出脈動(dòng)較小,由于輸出脈沖的頻率很高,所以低通濾波器的體積大幅度減小,這就十分有利于提高電源的輸出紋波特性。從工作效率上看,可控硅電源的工頻變壓器的轉(zhuǎn)換效率通常為85%,再加上整流部分的各種損耗,其在最理想狀態(tài)下效率也只在75%左右。高頻開(kāi)關(guān)電源的效率一般在 80%~90%左右。如果采用先進(jìn)的諧振型開(kāi)關(guān)電路,則其效率還會(huì)更高。從輸出精度看,可控硅電源在控制角很大時(shí),調(diào)整能力很差,輸出電壓、電流的精度從半載到滿載時(shí)的理想情況下,方可達(dá)到3%~5%,而且電壓,電流的線性也不夠好,這是由于可控硅電源本身電路的體制造成的。而高頻開(kāi)關(guān)電源則在全量程范圍內(nèi)精度均可達(dá)到1%以上,甚至可以達(dá)到0.1%?？偟膩?lái)看，從體積、質(zhì)量、效率、功率因數(shù)、精度、控制電路、工作頻率、保護(hù)功能、功率、帶載啟停、對(duì)電網(wǎng)干擾、節(jié)能節(jié)材等各個(gè)方面比較,高頻開(kāi)關(guān)電源具有它一系列的優(yōu)越性。它的體積小(只有同功率可控硅整流器的1/3~1/5);質(zhì)量輕(只有同功率可控硅整流器的1/4);效率高(可控硅整流器 75%左右,高頻開(kāi)關(guān)電源85%左右):功率因數(shù)不加校正全范圍0.7,加校正全范圍可達(dá)0.9以上;控制精度在全范圍內(nèi)小于1%或更高,控制電路簡(jiǎn)單,有專(zhuān)用集成控制器;工作頻率高,一般在20kHz~200kHz或更高:保護(hù)反應(yīng)快,只有1ms,且有自恢復(fù)功能:它允許帶載啟停,對(duì)電網(wǎng)的干擾也較小。

    目前,高頻開(kāi)關(guān)電源作為新一代產(chǎn)品,一些中小規(guī)格的電源設(shè)備已經(jīng)得到電鍍用戶認(rèn)同,其市場(chǎng)覆蓋率正日益擴(kuò)大。大功率高頻開(kāi)關(guān)電源的單機(jī)容量暫時(shí)還受到器件和材料的限制。但是,隨著電源并聯(lián)技術(shù)的提高,電子器件的發(fā)展,采用多組并聯(lián)的大功率高頻開(kāi)關(guān)電源,可以替代部分大電流電鍍使用的硅整流設(shè)備。

其他特殊電源——脈沖電源設(shè)備

　　脈沖電源主要是由嵌入式單片計(jì)算機(jī)等進(jìn)行控制，因此，除實(shí)現(xiàn)脈沖輸出之外，一般具備多種控制功能。目前主要應(yīng)用于金、銀、鈀等貴金屬電鍍和PCB銅沉孔。

  （1)自動(dòng)穩(wěn)流穩(wěn)壓。傳統(tǒng)硅整流器電流或電壓無(wú)法自動(dòng)穩(wěn)定，隨電網(wǎng)電壓的波動(dòng)而波動(dòng)。而脈沖電源則擁有高精度的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，脈沖電源輸出電壓可以幾乎不變。脈沖電源的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能一般具有二種模式：一，恒電流限壓模式。二，恒電壓限流模式。

  （2) 多段式運(yùn)行模式。鋁陽(yáng)極氧化或硬鉻電鍍時(shí)，往往需要進(jìn)行反向電解、大電流沖擊、階梯送電等操作。具有多段式運(yùn)行模式的脈沖電源則只需提前設(shè)定，生產(chǎn)時(shí)可自動(dòng)按順序進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。這一功能對(duì)硬鉻電鍍是非常有用的，每一段時(shí)間可在0～255秒內(nèi)調(diào)節(jié)設(shè)定。

  （3)雙向脈沖功能。正負(fù)脈沖頻率、占空比、正反向輸出時(shí)間均可獨(dú)立調(diào)節(jié)，使用靈活、方便。配合硬鉻電鍍工藝，可獲得不同物理性能的鍍層。

  （4) 直流疊加功能。輸出正反向脈沖電流的同時(shí)，由同一臺(tái)電源疊加輸出一純直流成分，更拓寬了脈沖電源的使用范圍及用途。

    總結(jié)：電鍍屬于電化學(xué)加工過(guò)程，電源的因素必將對(duì)電鍍工藝過(guò)程產(chǎn)生直接影響，電鍍電源在電鍍工藝中具有重要地位。電鍍電源和低紋波系數(shù)整流電源在電鍍行業(yè)中的應(yīng)用，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)量有所幫助。