Способ непрерывного определения внутреннего сопротивления электролитической ванны и устройство для его осуществления

Союз Советских

Социалистииеских

Республик

ОП ИСАН

И 3 О Б P Е Т-Я5638

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 01.06.75 (21) 2142

Кл, (23) Приоритет — (32) 05, 1 Р 27/22

2 Р Э/08

Гаоудврстввниюй комвтвт

Совета Нкнкотров СССР оо двлам кзобрвтвииХ м открыткй (33) Фран (31) 7419297 (43) Опубликовано 25.09.78.Бюл (45) Дата опубликоваиия описан

К 549.257. (088.8) Иностранцы

Тьерри Броль и Жан-Клод Лякруа (Франция) (T2) Авторы изобретения (71) заявители (54) СПОСОБ НЕПРЕРЫВНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОЙ ВАННЫ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

1 2

Изобретение относится к способу непрерывного определения внутреннего сопротивления электролитической ванны, а также к устройству осуществления этого способа и может использоваться для регулирования процессом электролиза.

Электролитическая ячейка или ванна содержит кожух, в котором находится проводящая электрический ток ванна, и два электрода, один анод, соединенный с положительным полюсом источника постоянного тока, и один катод, соединенный с отрицательным полюсом этого источника.

Ток проходит между двумя этими электродами и разлагает электролитическук ванну или один из ее составных элементов на два компонента, один из которых появляется на аноде, а другой на катоде.

Электрохимический процесс потребляет определенное количество энергии, которое выражается падением напряженият называемым противоэлектродвижущей силой.

Если U обозначает напряжение на зажимах электродов, Р— внутреннее сопротивление электролитической ячейки, на за- жимах которой берется напряжение Ц

E — противоэлектрод.лижущую силу электро.лиза,,1 — силу электрического тока, проходящего через ванну, то получим отношение ц = Е +73 . ЦД вЂ” полная мощность, подаваемая на ванну, Е 1 мощность, потребляемая электролитическим процессом; Q J — мощность, рассе2 иваемая во внутреннем сопротивлении ванны.

В случае с ваннами, служащими для получения алюминия путем электролиза окиси алюминия, растворенной в криолите, эта рассеиваемая мощность позволяет поддерживать электролитическую ванну при температуре, превышаюшей ее температуру плавления, т.е, примерно при о

950-1000 С. Здесь оба электрода выполнены из углерода, причем катод образует днище ванны, а анод образован из одного или нескольких блоков углерода, погруженных в ванну. Окись алюминия разлагается на алюминий, который откладывается в виде жидкого слоя на катоде, в то время как окисные ионы разряжани»

625638

6 одного канала измерения напряжения7 электролиза, который содержит устройство 6 зашиты or перенапряжений и разделитель 7 постоянного и переменного тока модулятора тока S, включенного между полюсами ванны и управляемого генератором низкой частоты 9, опорного усилителя с гальванической изоляцией

10 и двух блоков синхронной детекции

11, один из которых относится к напряжению Uf, а другой к току I f u которые воздействуют на оператор-дели— тель (U f (I f ). Ванна может быть дополнена частотомером 13, дающим частоту f, и считывающим аппаратом 14, дающим составляющук> Р f, фазовращателем 15, избирательными усилителями

16 н 17.

Величина внутреннего сопротивления, измеренная способом позволяет управлять автоматическим прибором управления расстоянием анода ванны. Одновременно измерение величин Q и Е может служить для включения подачи окиси алюминия в ванну.

Предлагаемые способ и устройство применяются для определения сопротивления всех электрических ванн и, в частности, ванн, предназначенных для получения алюминия путем огневого электролиза окиси алюминия. и силу (Д ) постоянного тока, проходящего через нее, и определить противоэлектродвижушую силу электролиза (Е) формулой Е = Ц вЂ” ЦД.

Найденная таким образом величина (Я ) может служить исходной точкой для регулирования положения плоскости

&HOPB, Следовательно, на постоянный ток силой J который проходит через ванну, накладывают переменный ток с частотой и с силой 0f, предпочтительно порядка 10 до 10 Б 1. Полное напряжение V на зажимах ванны в этом случае составит !

V-Ц+М=Е Я3 Е1 4, где Ц х — переменное напряжение, получаемое от тока < 1, a Z, f — импеданс ванны при частоте.

Измеряют полное напряжение V и путем

20 фильтрации отделяют его постоянную составляющую U от его переменной составляющейЩ; одновременно измеряют ток

1 1, например, .методом индукции, С помощью синхронного детектора изме25 ряют составляющую U f которая совпадает по фазе с током i f, а также ту, о которая сдвинута по фазе.на 90 по отношению к току j f., Отсюда находит

ЗО

;Я = Гх+) f ggyf

7 где r k u X f. — составляющие 2 f, которые соответственно совпадают по фазе и сдвинуты о по фазе на 90 по отношению к току т ф — угол фазы переменного напряжения по отношению к току 1 Т

Энергии рассеянной в ванне иеремен4О ным током с частотой х, соответствует истинная часть Г< импеданса, в то время какЯ соответствует только энергия, рассеянная при эффекте джоуля-Ленца.

Если частоту 1 стремятся свести к нулю, 45

: Г(стремится к R Таким образом, чертят их кривую, дающую составляющую t в зависимости от частоты f, и экстраполируют до нулевой величины изменения с тем, чтобы получить P(f = Q) = К

На чертеже приведена блок-схема устройства для осуществления способа.

Устройство включает электролитическую ванну с анодом 1, катодом 2, прово 55 дяшие шины 3. Ванна состоит из канала измерения модулированного тока, который включает в себя индуктивный зонд 4 . для измерения тока и интегрирующий .согласователь 5 полного сопротивления;

Формула изобретения

1. Способ непрерывного определения внутреннего сопротивления электрической ванны состоящий в том, что на постоянное напряжение на зажимах ванны накладывают переменный ток, измеряют ток и напряжение через ванну, детектируют измеренные величины и внутреннее сопротивление определяют по отношению измеренных величин, о т л и ч а ю щ и йсятем,,что,,с целью повышения точности измерения, ведут, как минимум, при двух дискретных убывающих значениях частоты.

2, Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее электролитическую ванну с шинами питания, катодом и анодом, токоприемник, расположенный на шине питания, приемник напряжения, соединенный с анодом и катодом ванны генератор переменного тока, имеющий два выхода — выход синусоидального и прямоугольного сигналов, усилитель мощности, блоки сихронного детектирования тока и напряжения, выход синусоидального сигнала генератора соединен с усилителем