Beschreibung

Stromsteuerungsvorrichtung eines Stromnetzes einer elektrochemischen Beschichtungsanlage

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Stromsteuerung eines Stromnetzes einer elektrochemischen Beschichtungsanlage.

In einer elektrochemischen Beschichtungsanlage werden Werkstücke lokal oder global flächig mit Materialschichten überzogen, indem zwischen dem zu beschichtenden Werkstück und einem Medium, in welchem das Beschichtungsmaterial gelöst ist, und/oder zwischen dem Medium und externen elektrischen Lei- tern eine Potentialdifferenz erzeugt wird, die mittelbar zu einer Kondensation des Beschichtungsmaterials auf dem Werkstück führt. Zusätzlich zur änderung des Aggregatzustandes des Beschichtungsmaterials kann sich dieses im Zuge des Kondensationsprozesses auf dem Werkstück auch chemisch verän- dern . Das Medium kann sich in einem flüssigen, gasartigen oder plasmatischen Aggregatzustand befinden und kann das Beschichtungsmaterial selbst sein, oder kann ein Lösungs- oder Transportmittel sein, welches das Beschichtungsmaterial enthält.

Bekannte elektrochemische Beschichtungsverfahren umfassen beispielsweise Plasmabeschichtungsverfahren, bei denen in der Regel durch Hochfeldanregungen stark verdünnte Gase ionisiert und dadurch in einen plasmatischen Aggregatzustand versetzt werden. Durch chemische Reaktionen in dem Plasma können sich dann die Reaktionsprodukte auf einem Substrat - insbesondere auf einem zu beschichtenden Werkstück - niederschlagen (Spüt- tern) . Eine weitere bedeutende Untergruppe der elektrochemischen Beschichtungsverfahren stellen die elektrolytischen Be- schichtungsverfahren dar, bei welchen durch ein extern angelegtes elektrisches Potential in einem elektrisch dissoziierbaren Medium Ionendiffusionen induziert werden, welches mittelbar zu einer Materialabscheidung an einem Werkstück, wel-

ches in das Medium eingebracht ist, führen kann. Auf diese Weise werden beispielsweise in der Galvanotechnik Werkstücke mit Metallen beschichtet, indem Schmelzen oder Lösungen von Metallsalzen elektrolytisch getrennt werden. Hierbei wird ein - in der Regel metallisches - Werkstück mit einer Elektrode, insbesondere einer Kathode, leitend verbunden, und zwischen der Elektrode und der korrespondierenden anderen Elektrode, insbesondere de Anode, wird ein externes elektrisches Potential angelegt. Die positiv geladenen Metallionen (Kationen) in der Metallsalzschmelze oder -lösung wandern zur Kathode, werden bei Kontakt mit dem Werkstück elektrisch neutralisiert und scheiden sich als Metallatome auf dem Werkstück ab. Be- schichtungsverfahren, bei denen Werkstücke in ein zumeist flüssiges Medium zum Zwecke der Beschichtung eingebracht wer- den, sind auch als Tauchbadbeschichtungsverfahren bekannt.

Bei einer elektrolytischen Tauchbadbeschichtung ist der Schichtauftrag pro Zeiteinheit auf das zu beschichtende Werkstück eine Funktion von mehreren Parametern, zu denen insbe- sondere das angelegte elektrische Potential, die Zeit und die Dicke der auf das Werkstück bereits aufgetragenen Materialschicht gehören. Einerseits nimmt bei konstantem Potential im Zuge der Beschichtung mit der Zeit die Ionenkonzentration in dem Medium ab, somit auch bei ansonsten konstant gehaltenen chemischen Eigenschaften, insbesondere der Ionenkonzentration des Bades die Stromstärke des zur Kathode wandernden Ionenstroms und infolgedessen der Schichtauftrag pro Zeiteinheit. Dieser Effekt kann verstärkt werden, wenn die bereits aufgetragene Materialschicht isolierend wirkt, was wiederum von der Leitfähigkeit des Kathodenmaterials, der zeitabhängigen Leitfähigkeit des Mediums mit den Ionen und von der Leitfähigkeit des Schichtmaterials sowie von den Verhältnissen dieser Leitfähigkeiten abhängig ist. Bei der Berücksichtigung aller Einflussparameter nimmt insgesamt bei konstantem elektrischem Potential in der Regel der Schichtauftrag pro Zeiteinheit ab, so dass zur Bildung einer zeitlich linearen Schichtdickenzunahme auf das Werkstück das elektrische Potential mit der Verweilzeit kontinuierlich erhöht werden muss.

Bei kommerziellen Tauchbad-Beschichtungsanlagen, die für die Beschichtung großer Werkstücke ausgebildet sind, beispielsweise für die Beschichtung von Fahrzeugkarosserien, stehen für die das Tauchbad speisende Gleichspannung in der Regel Leistungseinheiten zur Verfügung, mit denen aus technischen Gründen nur einige, im Wesentlichen konstante Potentialwerte eingestellt werden können. Diese Potentialwerte werden auch als Spannungsebenen bezeichnet. Weiterhin bedingt ein Wechsel zwischen den Spannungsebenen im Tauchbad im Zuge eines Be- Schichtungsprozesses ungünstigerweise Diskontinuierlichkeiten im Schichtauftrag, insbesondere entstehen bei einem Umschalten von einer Spannungsebene zur nächst höheren Spannungsebene kurzzeitig Stromspitzen, was die Beschichtungsqualität negativ beeinflusst. Die oder jede Spannungsebene ist aus einer extern zugeführten Wechselspannung generiert, indem mittels der Netz- und Schaltungskomponenten die Wechselspannung gleichgerichtet und geglättet wird. Dabei kommen unter anderen aus Kostengründen niederpulsige Schaltungen zum Einsatz, die im Vergleich zu höherpulsigen Schaltungen deutlich kos- tengünstiger sind und eines vergleichbar geringen Regelungsaufwandes bedürfen, die jedoch einen höheren Anteil an Blindleistung im externen Netz produzieren, wodurch das Netz belastet und die Betriebskosten der Beschichtungsanlage erhöht werden. Um zudem einen durch einen Ausfall einer Leistungs- einheit bedingten Produktionsausfall vorbeugen zu können, ist in der Regel zumindest eine Reserveeinheit installiert, die über weitere Netz- und Schaltungskomponenten an das externe Versorgungsnetz angebunden ist. Durch solche Redundanzkomponenten, die im Regelfall nicht beansprucht sind, erhöhen sich jedoch weiterhin die Kosten für die Beschichtungsanlage.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Stromsteuerungsvorrichtung für eine elektrochemische Beschichtungsanlage anzugeben, welche möglichst kostengünstig ist, und durch welche einen möglichst effizienter und zuverlässiger Betrieb der Beschichtungsanlage gewährleistet ist bei zugleich der Gewährleistung einer hohen Beschichtungsqualität.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Danach wird eine Stromsteuerungsvorrichtung eines eine Anzahl von Anoden und eine Anzahl von Kathoden umfassenden Stromnetzes einer elektrochemischen Beschichtungs- anläge angegeben, die eine Mehrzahl von Steuerungsmodulen aufweist, wobei jedes Steuerungsmodul zur Bildung und Steuerung eines lokalen Stromflusses vorgegebener Größe als Funktion des Ortes und als Funktion der Zeit zwischen einer Anode und einer Kathode des Stromnetzes ausgebildet ist.

Eine gebräuchliche Tauchbad-Beschichtungsanlage für Fahrzeugkarosserien umfasst üblicherweise zwei bis vier Leistungseinheiten. Die erste Einheit speist das Tauchbad mit einer vorgegebenen Gleichspannung. Im Zuge des Beschichtungsprozesses nimmt die Stromstärke im Tauchbad und damit der Schichtauftrag pro Zeiteinheit ab. Ab einem bestimmten Zeitpunkt wird die zweite Leistungseinheit zugeschaltet, die das Bad mit einer erhöhten Spannung speist, so dass der Schichtauftrag pro Zeiteinheit wieder ansteigt und dadurch im Zeitmittel einem vorgegebenen (konstanten) Wert entspricht. Die im Bad vorhandenen Ströme und Spannungen unterliegen globalen Randbedingungen, die eine kontinuierliche Regelbarkeit des an dem Tauchbad anliegenden elektrischen Potentials einschränkt und somit die (oben genannten) Spannungsebenen definieren. Somit existieren beispielsweise Schwellwerte, die zu erreichen sind, um einen effektiven Schichtauftrag zu gewährleisten, andererseits existieren auch Grenzwerte, die nicht überschritten werden dürfen, damit das am zu beschichtenden Objekt keine partiellen Teilentladungen entstehen. Für die Ge- währleistung einer hohen Beschichtungsqualität ist jedoch ein möglichst konstanter Schichtauftrag pro Zeiteinheit für alle Zeitpunkte relevant. Die räumliche Verteilung der Schichtdicke über die Oberfläche des beschichteten Objektes ist zudem nur bedingt kontrollierbar, was insbesondere dann nachteilig ist, wenn ein räumlich variabler Schichtauftrag gezielt erfolgen soll.

Da beide Leistungseinheiten durch eine Wechselspannung aus einem externen Netz gespeist werden, ist eine Stromrichterschaltung mit Gleichrichtern eingerichtet, welche die Wechselspannung/den Wechselstrom in eine gepulste Gleichspannung bzw. gepulsten Gleichstrom wandelt. Mittels Pufferkapazitäten und -induktivitäten wird die Spannung bzw. der Strom durch Verminderung und Kompensation der Fluktuationsamplituden geglättet.

Netzseitig korrespondierenden Randbedingungen für die Ströme und Spannungen im Tauchbad Randbedingungen an die Wechselspannungen und -ströme bezüglich deren Amplituden und deren relativen Phasenverschiebungen. Insbesondere sind durch die Spannungsebenen im Tauchbad bestimmte Minima für die Phasen- Verschiebung zwischen Wechselspannung und Wechselstrom in der Stromrichterschaltung vorgegeben. Dadurch wird jedoch eine so genannte Verschiebungsblindleistung im Netz produziert, die in Korrespondenz zu den Minima der Phasenverschiebung jeweils nur bis auf einen bestimmten Wert reduzibel ist.

Weiterhin kommen aus Kostengründen zumeist niederpulsige Stromrichterschaltungen zum Einsatz, die unter Last in den hochfrequenten harmonischen Wellenanteilen der Wechselspannungen und -ströme, den so genannten Oberwellen, insgesamt größere Amplitudenbeiträge im Versorgungsnetz erzeugen, als höherpulsige Stromrichterschaltungen. Diese Oberwellenbeiträge erzeugen innerhalb des Netzes eine zusätzliche Blindleistung .

Die Erfindung geht daher von der überlegung aus, die Stromsteuerung für das badspeisende Stromnetz zu modularisieren . Die Unzulänglichkeiten bezüglich der Realisierbarkeit eines gleichmäßigen Schichtauftrags auf ein zu beschichtendes Objekt sowie die Irreduzibilität der Blindleistung, die im Zuge der Badstromversorgung im externen Versorgungsnetz entsteht, ist zu einem wesentlichen Anteil darauf zurückzuführen, dass mit Hilfe einer kleinen Anzahl von Leistungseinheiten ein hoher globaler Badstrom erzeugt ist. Die Anzahl der variierba-

ren Parameter ist bei definierten Randbedingungen entsprechend gering. Im Gegensatz dazu können mit Hilfe einer höheren Anzahl von entkoppelten und separat ansteuerbaren Leis- tungs- und Steuerungsmodulen jeweils lokale Ströme zwischen jeweils einer Kathode und jeweils einer Anode im Bad gebildet und kontrolliert werden. Hierdurch ist es insbesondere möglich, durch eine gezielte Ansteuerung in definierten räumlichen Zonen des Bades unterschiedlich hohe Schichtaufträge pro Zeiteinheit zu realisieren, beispielsweise kann dadurch bei einer Fahrzeugkarosserie im Zuge eines Beschichtungsprozesses die B-Säule stärker beschichtet werden als das Fahrzeugdach. Ausgleichseffekte im Bad, die eine räumlich und zeitlich definierte Verteilung des Strömungsfeldes im Bad zu homogenisieren bestrebt sind, können durch schaltungstechnische Maß- nahmen und durch eine geeignete Schaltungsnetztopologie vermieden oder vermindert werden.

Die von den einzelnen Steuerungsmodulen kontrollierten Ströme unterliegen nicht denselben Randbedingungen wie ein globaler Badstrom, so dass insbesondere die Amplituden und die relativen Phasenverschiebungen der bzw. zwischen den netzseitig an den Steuerungsmodulen anliegenden Wechselspannungen und -ströme geringer sein können. Dadurch wird die Verschiebungsblindleistung im Netz insgesamt vermindert. Des Weiteren sind die Oberwellenanteile der Wechselspannungen und -ströme, die durch die einzelnen voneinander entkoppelten Steuerungsmodule bedingt werden, statistisch unabhängig voneinander, so dass durch eine statistische Interferenz der Wellen die Amplitude der Gesamtblindleistung im Versorgungsnetz, die auf Oberwel- leneffekte zurückzuführen ist, deutlich reduziert ist.

Ferner ist durch eine relativ große Anzahl an Steuerungsmodulen keine zusätzliche Anzahl von Modulen als Reserveeinheiten erforderlich. Das System ist schon hoch redundant, der Aus- fall eines Steuerungsmoduls während eines Beschichtungsprozesses führt daher zu keiner wesentlichen Beeinträchtigung des Prozesses. Darüber hinaus ist es möglich, einzelne Steue-

rungsmodule oder Modulgruppen im Zuge eines Beschichtungsre- zeptes selektiv zu- oder abzuschalten.

Die bisher diskutierte überlegung, von der die Erfindung aus- geht, lässt sich auf den verallgemeinerten Fall übertragen, bei welchem das Tauchbad durch ein Medium einer elektrochemischen Beschichtungsanlage allgemeiner Art substituiert ist.

In einer vorteilhaften Ausführung der Stromsteuerungsvorrich- tung umfasst ein oder jedes Steuerungsmodul eine Schaltungsanordnung mit einer Anzahl von Stromrichtern, insbesondere mit einer Anzahl von Gleichrichtern. Mittels eines Gleichrichters ist ein Wechselstrom aus dem externen Versorgungsnetz zu einem Gleichstrom, mit welchem das Tauchbad gespeist ist, gewandelt. Durch eine geeinte und iterativ erweiterbare Schaltungsanordnung mehrerer Gleichrichter, insbesondere in einer Parallelschaltung, kann eine hohe Pulszahl erreicht werden, wodurch der Anteil der Oberwellen einer solchen Schaltung in entsprechender Weise iterativ reduziert ist. Die Pulszahl beschreibt die Anzahl von koperiodischen Spannungsoder Stromwellen, die innerhalb einer Wellenperiode ausgelöst sind, die relative Phasenverschiebung zwischen zwei aufeinander folgenden Teilwellen ist dabei durch die Periodendauer geteilt durch die Pulszahl gegeben.

Vorzugsweise ist ein oder jeder Stromrichter, insbesondere ein oder jeder Gleichrichter, mit einer Anzahl von Anoden oder Kathoden des Stromnetzes verbunden. Bei einer elektrolytischen Beschichtungsanlage zur Beschichtung mit Metallen ist das jeweils zu beschichtende Objekt mit einer Kathode leitend verbunden und die Ankopplung des oder jedes Stromrichters erfolgt vorzugsweise anodenseitig .

Vorteilhafterweise ist eine oder jede Schaltungsanordnung von Stromrichtern als Reihenschaltung eines gesteuerten Gleichrichters mit einem ungesteuerten Gleichrichter realisiert. Dieser lokalen Schaltungstopologie liegt das Prinzip einer so genannten Zu- und Gegenschaltung zugrunde, durch welche netz-

seitig im Lastbetrieb die Phasenverschiebung zwischen Wechselspannung und -ström optimiert ist, und somit eine entsprechend geringe Verschiebungsblindleistung realisiert ist.

In einer günstigen Weiterbildung der Schaltungsanordnung von Stromrichtern ist ein oder jeder gesteuerter Gleichrichter als Tyristorbrücke realisiert ist und/oder ist ein oder jeder ungesteuerter Gleichrichter als Diodenbrücke realisiert. Eine derartige Kombination hat den Vorteil, dass eine ungesteuerte Diodenbrücke wesentlich kostengünstiger ist als ein gesteuerter Stromrichter.

Bevorzugterweise ist die Stromsteuerungsvorrichtung dahingehend ausgebildet, dass ein oder jedes Steuerungsmodul mit ei- ner Anzahl von Isolationstransformatoren verbunden ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung der Stromsteuerungsvorrichtung ist eine oder jeder gesteuerter Gleichrichter mit jeweils einem Isolationstransformator verbunden, und eine oder jede Diodenbrücke ist mit jeweils einem weiteren Isolationstransformator verbunden .

Eine solche Ausführung ist beispielsweise bei einer Schaltungsanordnung realisiert, in der eine Diodenbrücke und ein gesteuerter Gleichrichter, die zueinander in Reihe geschaltet sind, mit einem ersten bzw. zweiten Isolationstransformator verbunden sind. Der erste Isolationstransformator speist die Diodenbrücke mit einem ersten, zur externen Wechselspannung phasengleichen Strom, der zweite Isolationstransformator speist den gesteuerten Gleichrichter mit einem zweiten Strom, der zu dem ersten Strom netzseitig um 30 Grad phasenverschoben ist. Eine derartige 12-pulsige, also eine um jeweils 30 Grad phasenversetzte Speisung dieser Gleichrichterschaltung ist beispielsweise mit einem ersten Isolationstransformator des Vektortyps DyO und mit einem zweiten Isolationstransformator des Vektortyps Dy5 aus einer 6-pulsigen Energieeinspeisung realisierbar, in welcher die Phasenverschiebungen jeweils 60 Grad betragen. Somit ist eine relativ kostengüns-

tige, 12-pulsige Gleichrichterschaltung dargestellt, die hinsichtlich der Gesamtoberwellenerzeugung gegenüber einer nie- derpulsigen, insbesondere gegenüber einer 6-pulsigen Gleichrichterschaltung, vorteilhaft ist.

Steht dagegen schon netzseitig eine 12-pulsige Speisung zur Verfügung, so können die Isolationstransformatoren typengleich ausgebildet sein, beispielsweise als Isolationstransformatoren des Vektortyps DyO.

In Ergänzung zu der Gesamtreduktion der Oberwellenanteile, die sich aus der statistischen Unabhängigkeit und mithin aus der statistisch gleichverteilten Interferenz der Oberwellenfluktuationen, die von den einzelnen Steuerungsmodulen ausge- löst sind, ergeben, ist eine zusätzliche Reduktion der in das externe Netz zurückwirkenden Oberwellen dadurch erreicht, dass deren Amplituden umgekehrt proportional zu der Anzahl der Steuerungsmodule skalieren.

Somit wird insgesamt mit der Verschiebungsblindleistungsre- duktion eine besonders effektive Blindleistungsreduktion erreicht. Der Powerfaktor der Stromsteuerungsvorrichtung, der das Verhältnis aus der effektiv genutzten Wirkleistung zu der Gesamtleistung im Versorgungsnetz inklusive der Blindleistung beschreibt, kann somit beispielsweise einen Wert von mehr als 0,94 erreichen, und bei einer Nennlast von 12,5 % noch mehr als 0,8. Die Blindleistungsreduktion führt insbesondere zu einer Entlastung der speisenden Netztransformatoren.

Durch eine 12-pulsige Gleichrichterschaltung entstehen auf der Gleichstromseite doppelt so viele Strom- und Spannungs- maxima wie bei einer 6-pulsigen Ansteuerung. Die Amplituden der Maxima sind ebenfalls geringer. Somit weist der durch die 12-pulsige Gleichrichterschalung erzeugte Gleichstrom und die Gleichspannung verhältnismäßig geringe Fluktuationen auf. Bei einer geeigneten 12-pulsigen Gleichrichterschaltung kann die Fluktuationsamplitude weniger als 1 % der erzeugten Gleichstromstärke oder Gleichspannung betragen. Die erforderlichen

Pufferkapazitäten und -induktivitäten zur Gleichspannungsbzw, zur Gleichstromglättung, die beispielsweise durch einen Glättungskondensator bzw. eine Gleichstromdrossel realisiert sind, können daher vorteilhafterweise kleiner ausgeführt sein als bei einer niederpulsigen Gleichrichterschaltung, so dass insgesamt die Effizienz und die Wirtschaftlichkeit der Stromsteuerungsvorrichtung erhöht ist.

In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsvariante der Stromsteuerungsvorrichtung ist zwischen einem oder jedem

Steuerungsmodul und jeweils einer Anzahl von Anoden eine Entkopplungsschaltung ausgebildet, welche das jeweilige Steuerungsmodul von dem Tauchbad entkoppelt. Die Entkopplungsschaltung umfasst eine Mehrzahl von in Reihe geschalteter Dioden, welche Dioden jeweils in Durchlassrichtung mit jeweils einer Anode verbunden sind.

Mit Hilfe einer derartigen Entkopplungsschaltung ist eine Rückflusskompensation realisiert, so dass ein definiert ein- gestelltes Strömungsfeld im Bad zwischen den Anoden und Kathoden nicht zusammenbricht und/oder homogenisiert ist. Ausgleichströme zwischen örtlich benachbarten Einspeisestellen werden verhindert.

Vorzugsweise umfasst die Entkopplungsschaltung eine Reihenschaltung einer ersten Diode mit einer zweiten Diode, die jeweils in Durchlassrichtung mit einer ersten Anode bzw. mit einer zweiten Anode verbunden ist, wobei die erste Diode in Sperrrichtung über ein Schaltelement und eine Induktivität mit dem Steuerungsmodul verbunden ist und wobei die zweite Diode in Sperrrichtung mit der ersten Diode, mit der ersten Anode und mit einem Glättungskondensator verbunden ist.

über die erste Diode fließt der Strom für beide Anoden, über die zweite Anode fließt nur der Strom für die die zweite Anode. Der Spannungsabfall jeweils an der ersten und an der zweiten Diode kann zu unterschiedlichen Spannungen an der ersten und an der zweiten Anode führen. Diese Spannungsdiffe-

renz ist dadurch kompensiert, dass der Kabelweg für eine Anode über das Bad jedoch zwangsläufig länger ist.

Die Anbringung eines Glättungskondensators zwischen den bei- den in Reihe geschalteten Dioden der Entkopplungsschaltung hat den Vorteil, dass zwischen dem Glättungskondensator und zwischen der zur Glättung des Gesamtstromflusses erforderlichen Induktivität, welche insbesondere als Gleichstromdrosselspule gegeben ist, kein Schwingkreis entstehen kann. Der Glättungskondensator ist von der Stromrichterschaltung über die Induktivität sowie über die erste Diode in Durchlassrichtung aufgeladen. Ein Rückschwingen der Energie vom Glättungskondensator zur Diode ist durch die Sperrwirkung der Diode jedoch nicht möglich. Die Energie kann sich daher nur über den Widerstand des Bades entladen. Insbesondere sind somit unerwünschte Ausgleichsentladungs- und Kompensationsvorgänge innerhalb des Bades unterbunden. Weiterhin ist eine energie- verlustbehaftete Bedämpfung, welche für einen Schwingkreisen benötigt würde, nicht erforderlich.

Zweckmäßigerweise ist für die Stromsteuerungsvorrichtung eine Recheneinheit mit einem Simulationsmodell zur Simulation von Spannungs- und/oder Stromvorgaben eingerichtet. Durch eine solche Simulation sind insbesondere Spannungs- und Stromvor- gaben im Bad und die davon abhängigen Parameter für einen Be- schichtungsprozess berechnet. Die Festlegung von ortsabhängigen Soll-Beschichtungsstärken in einer CAD-Darstellung des zu beschichtenden Objektes ist durch ein Fahrprogramm erzeugt, welches zur Vorgabe der Spannung und/oder des Stroms, die bzw. der über eine oder jede Anode an das Bad abgegeben ist, als Funktion der Objektposition im Bad verwendet ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stromsteuerungsvorrichtung eines Stromnetzes einer elektrochemischen Beschichtungsanlage anhand einer Zeichnung erläutert. Dabei zeigen:

FIG 1 ein Schaltbild der Stromsteuerungsvorrichtung in schematischer Darstellung, und

FIG 2 ein weiteres Schaltbild der Stromsteuerungsvorrich- tung in schematischer Darstellung.

Einander entsprechende Teile in verschieden Figuren sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In FIG 1 ist ein Schaltbild einer Stromsteuerungsvorrichtung 1 eines Stromnetzes 2 einer elektrochemischen Beschichtungs- anlage schematisch dargestellt.

Der durch den Beschichtungsprozess indizierten Potentialan- passung trägt die Anpassung der Sekundärspannung der Isolationstransformatoren Rechnung. Sie bewirkt eine zusätzliche Optimierung des Blindleistungsanteiles in dem treibenden Netz.

Das Stromnetz 2 umfasst mehrere Kathoden 3, welche mit einer Anzahl von zu beschichtenden Objekten 4 leitend verbunden sind, sowie eine Mehrzahl von jeweils paarweise gruppierten Anoden 5. Die Kathoden 3 mit den zu beschichtenden Objekten 4 und die Anoden 5 sind in ein Tauchbad eingebracht, welches eine Metallsalzlösung enthält.

Die Stromsteuerungsvorrichtung 1 umfasst eine Anzahl von Steuerungsmodulen 6 mit jeweils einer Reihenschaltung 7 aus einer gesteuerten Tyristorbrücke 8 und einer ungesteuerten Diodenbrücke 9. Sowohl die Tyristorbrücke 8 als auch die Dio- denbrücke 9 sind netzseitig mit jeweils einem Drehstrom-Iso- lationstransformator 10 bzw. 11 verbunden. Die Tyristorbrücke 8 ist in Durchlassrichtung über eine Entkopplungsschaltung 12 mit einem Paar von Anoden 5 verbunden. Die Entkopplungsschaltung 12 umfasst eine erste und eine zweite Diode 13 bzw. 14, die jeweils in Durchlassrichtung mit einer Anode 5 des Paars von Anoden 5 verbunden sind. Die erste Diode 13 ist in Sperrrichtung über ein Schaltelement 15 und eine Gleichstromdrossel 16 mit der Tyristorbrücke 8 verbunden, und die zweite

Diode 14 ist in Sperrrichtung mit der ersten Diode 13 und mit der damit in Durchlassrichtung verbundenen Anode 5, sowie mit einem Glättungskondensator 17 verbunden.

Die Isolationstransformatoren 10 und 11 speisen die Tyristor- brücke 8 bzw. die Diodenbrücke 9 mit jeweils einer Wechselspannung, wobei die Wechselspannungen phasengleich sind, oder einen Phasenwinkel von 30 Grad zueinander aufweisen. Die Reihenschaltung 7 aus Tyristorbrücke 8 und Diodenbrücke 9 er- zeugt daraus und aus dem über die Isolationstransformatoren

10 und 11 eingehenden, frequenzgleichen Wechselstrom eine gepulste Gleichspannung bzw. einen gepulsten Gleichstrom, deren bzw. dessen Fluktuationsamplituden mit Hilfe des Glättungs- kondensators 17 bzw. mit der Gleichstromdrossel 16 geglättet sind. Die Bildung eines LC-Schwingkreises aus der Gleichstromdrossel 16 und dem Glättungskondensator 17 ist dabei durch die schaltungstechnisch dazwischenliegend angeordnete erste Diode 14 der Entkopplungsschaltung 12 verhindert, da die im elektrischen Feld des Glättungskondensators 17 gespei- cherte Energie nicht als Strom in Sperrrichtung der ersten

Diode 14 zur Gleichstromdrossel 16 zurückfließen kann. Durch die Entkopplungsschaltung 12 sind Ausgleichseffekte der Felder zwischen den Kathoden 3 und den Anoden 5 vermieden.

FIG 2 zeigt ein weiteres Schaltbild der in FIG 1 gezeigten Stromsteuerungsvorrichtung nach FIG 1 in schematischer Darstellung.

Sichtbar sind die Steuerungsmodule 6 mit den Tyristorbrücken 8 und den Diodenbrücken 9, die mittels der Isolationstransformatoren 10 bzw. 11 an das Stromnetz 2 angeschlossen sind, und die badseitig mit den Anoden 5 verbunden sind. Im Gegensatz zu FIG 1 sind die dort dargestellten Paare von Anoden 5, die mit jeweils einem Steuerungsmodul 6 verbunden sind, in dieser Darstellung als Einheit skizziert. Die in FIG 1 dargestellten Entkopplungsschaltungen 12 sind hier nicht dargestellt. Das Gebiet des Tauchbades 18 ist durch eine Trennlinie 19 gekennzeichnet.

An den Anoden 5 liegen je nach ihrer linearen Position bezüglich des Tauchbades 18 jeweils unterschiedlich hohe Gleichspannungen und Gleichstromflüsse an, um auf einer im Tauchbad 18 an den Anoden 5 vorbei geführten Fahrzeugkarosserie einen gleichmäßigen Schichtauftrag zu erzielen. Die Tyristorbrücken 8 und die Diodenbrücken 9 der Steuerungsmodule 6, die mit den jeweiligen Anoden 5 verbunden sind, erzeugen diese jeweiligen Gleichspannungen und Gleichströme aus Wechselspannungen bzw. Wechselströmen, die von den Isolationstransformatoren 10 bzw. 11 mit der jeweils erforderlichen Amplitude bereitgestellt sind. Je nach Position bezüglich des Tauchbades 18 sind daher die Isolationstransformatoren 10 bzw. 11 zur Transformation unterschiedlich hoher Spannungsdifferenzen ausgebildet.

Die weiteren Details der Darstellung entsprechen den Details der Darstellung in FIG 1 und sind FIG 1 zu entnehmen.

Die Steuerungsmodule lassen sich zur Stromerhöhung in beliebiger Stückzahl parallel schalten, wobei die Zusammen- Schaltung insbesondere nach dem Master-Slave-Prinzip ausgeführt sein kann. Damit können konventionelle Systeme in ATL (Adonische Tauchlackierung) und KTL (Kathodische Tauchlackie- rung) Ausführung identisch nachgebildet werden. Ein gemischter Betrieb von ATL und KTL ist nicht ausgeschlossen.

Der Gleichstromkreis besteht insbesondere aus der Reihenschaltung von ungeregeltem und geregeltem Stromrichter sowie aus Speicherelementen (L und C) . Die Anmeldung deckt auch die beliebige Reihenfolge dieser Elemente in der Reihenschaltung ab. Beispielsweise ist die Reihenfolge gesteuerte Brücke, Induktivität, ungesteuerte Brücke, kapazitive Glättung, Diode denkbar .

Um die 12-pulsigen Netzrückwirkungen weiter zu reduzieren, können insbesondere 2 Systeme in Reihe geschaltet werden, deren Isolationstransformatoren zum ersten System um einen Winkel von 15 Grad versetzt sind.