电泳涂装设备中整流器的选择.docx
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电泳涂装设备中整流器的选择
电泳涂装设备中整流器的选择
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电泳涂装是将被涂物(工件)浸渍在水性涂料中作为一个电极(阳极或阴极),另设一个与之相对应的电极(阴极或阳极),在两极之间施加一直流电场,靠电场所产生的物理化学作用,使涂料粒子均匀地涂布在工件表面上的涂装方法。
这是一种先进的、现代的涂装新技术。
依据电泳涂装的工作原理,整流器即直流电源,是电泳涂装设备中关键的配套设备,没有直流电源就谈不上电泳。
适当选择直流电源的容量,可明显提高电泳涂装设备的性价比。
如果电源容量选择过大,会提高设备的制造成本,提高设备的装机功率,造成浪费。
反之,则使整条生产线得不到充分利用,生产效率无法提高。
如有大件需上线涂装,电泳电流过大,造成直流电源过流保护,不能正常生产。
所以在设计电泳涂装设备工作中,直流电源的选择显得格外重要。
1、选择依据
直流电源的主要特性和参数要完全满足电泳涂装的工艺要求。
主要依据以下几个方面:
1).电泳漆的固有特性;
a、电泳漆的“破坏电压”;b、电泳漆的“临界电压”;c、电泳漆的“库仑效率”。
2).被涂装工件的表面积(内外表面积之和);
3).工件材质及工件外形的复杂程度。
2、整流器(直流电源)容量的计算
整流器的容量根据电泳的电压和电流进行选择,电压的高低主要取决于电泳的类型,适当考虑工件情况。
2.1电压的确定:
整流器的额定电压应满足电泳漆施工电压要求,应小于电泳漆“破坏电压”,而大于电泳漆的“临界电压”。
对于阴极电泳,电泳过程中,工件作为阴极的叫做阴极电泳,反之,则称为阳极电泳。
阴极电泳施工电压一般在200-350V之间,而对于阳极电泳(低压型)施工电压在50-100V之间,高压型阳极电泳漆施工电压在150-250V之间。
总之,用户选用的电泳漆类型一但确定,则整流器的电压指标即可确定。
2.2电泳电流的计算;
依据“库仑效率”的定义,要涂上一定重量的膜,必须要消耗一定量的电量。
假设要求工件上的涂膜重量为p,则p=sδγ
那么所需电量:
即
(库伦)
因为:
所以电泳电流强度
(安培)
按厘米克秒制换算单位,得:
(安培)
式中:
q——电泳漆的“库仑效率”(mg/c);
[注:
“库仑效率”为电泳漆的固有特性,表征每消耗1库仑电量泳涂到工件表面的膜的重量]
s——被涂工件的表面积(m2);[注:
有效时间内槽内被涂工件表面积之和]
δ——涂膜厚度(μm);
γ——电泳漆膜的干膜比重(g/cm3)。
据电泳涂装的工作方式(槽浸式、连续式)及通电方式(带电入槽、入槽后通电)不同,电泳电流的计算方法略有不同。
2.2.1连续通电入槽情况
由于工件是连续通电入槽,因此工件出入电泳槽的面积可以认为是相等的,所以电泳电流是均匀的,其电流强度可以按下式计算:
式中:
I——电泳时的电流强度A;
fs——按涂漆面积计算的生产率m2/h;
δ——电泳涂层厚度μm;
γ——电泳漆的干膜比重g/cm3(一般的阴极电泳漆为1.3~1.4g/cm3);
q——电泳漆的库仑效率mg/c(一般的阴极电泳漆为20~30mg/c,阳极电泳漆为10~20mg/c)。
2.2.2单个工件入槽后通电清况
时间内,只有一个工件或一挂进行电泳的情况,其平均电流按下式计算:
…………………………(2.2)
式中:
Iep——平均电流强度(A);
F1——每挂工件的涂装面积(m2);
t1——电泳时间(s);
最大电流强度Imax=K0Iep(K0无量纲。
一般取K0<4;软起动时K0≤2);
单个工件电泳时,电流与时间的关系如下图所示:
如果单个工件电泳时采用带电入槽方式,可不考虑最大电流。
由于这种情况下,电泳面积是从0开始逐渐增加的,因此,电泳电流也是平稳增加,不会产生冲击电流。
2.2.3多个工件连续入槽后通电情况。
这种情况是指在工件连续入槽后通电进行电泳时,在有效时间内有一个(一挂)以上的工件在同时进行电泳。
平均电流可按2.2公式计算
总电流强度:
由于在连续入槽通电的情况下,漆膜完全形成后,工件成近似绝缘体,所以在有效时间内其电流强度可以看成与电泳时间呈线性关系,第一挂电流最大,最后一挂电流为0,如下图所示:
总电流强度按下式计算:
...................(2.3)
式中:
n——在有效时间内进行电泳的挂件数,n≥2;
I1——第一挂的电泳电流强度(最大电流)
S1——第一挂的电泳涂漆面积(m2);
In=0。
依据电泳漆的施工电压和电泳电流的计算结果(取最大电流和总电流值),即可选定直流电源的容量。
一般地电源的额定电压大于施工电压,小于电泳漆的破坏电压。
3、电泳涂装用直流电源性能简介
基本原理:
三相交流电源经整流变压器形成电压有效值相等,电气上隔离,但有30°相位差的两组三相电源送到两组三相全控桥,经平衡电抗器实现12脉波整流,当电网频率为50HZ时,输出电压的脉动频率为600HZ,经滤波后使直流输出的纹波指标达到电泳涂装工艺的要求。
主要技术性能:
a.输出电压调节范围DV——额定输出直流电压;
b.稳压精度:
当输出电流为10~100%额定值,输出电压为50~100%时,稳压精度为1%;
c.纹波系数:
当输出电压为50~100%额定值,输出电流为20~100%额定值时,纹波系数不大于7.5~1%;
d.输出电压上升率:
输出电压值由0上升到额定值的时间可在5-30秒内随意整定;
e.自动降低电压控制功能;
f.具有软启动,软停止功能;
g.输出电压可分段运行,每段电压、时间可按工艺要求设定。
4、整流器选择举例
某厂阴极电泳涂装生产线:
1).被涂工件表面积:
60m2;
2).要求电泳涂膜厚度:
外表面22μm,内表面18μm;
3).选用PPG公司阴极电泳漆,牌号P648-576E;
4).步进输送,单件入槽后通电方式。
查PPG公司产牌号P648-576E型阴极电泳漆有关参数如下:
施工电压:
150~400V
库仑效率:
2.5A/m2.min.μm(约合25mg/c)
干膜比重:
1.3g/cm3
综合考虑确定电泳工艺时间为180s
工艺要求步进输送,单件入槽后通电方式,因此电泳电流可按(2.2)式计算:
最大电流:
Imax=K0IepK0取1.2
所以Imax=1.2Iep=416(A)
可选保定宏宇伟业公司的产品。
该公司产品不仅能够满足稳压精度、纹波系统的要求,而且还加有整套备用控制系统,为电泳整流器的稳定生产提供安全保证!
要求:
额定电压:
400V
额定电流:
500A
分两段加压,软起动、软停止最低电压(保护电压)控制20V
其余要求同(3)
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