Principles of Constructing Equivalent Circuits for Nonlinear Electrochemical Elements: Analysis and Experimental Parameter Determination

ENG: The paper proposes a generalized scheme for replacing the electrolyzer for the deposition of metal coatings. As nonlinear elements of the specified scheme, the dependences of the partial currents of metal dissolution and deposition on the near-anode or near-cathode voltage drop are considered, respectively. The possibility of applying certain simplifications in the general scheme, depending on the peculiarities of the deposition process of one or another metal, was also analyzed. At the same time, the general structure of approximating expressions is proposed and the approximation coefficients for individual nonlinear electrochemical elements are determined. The specified expressions differ from the previously known ones in that their structure is suitable for obtaining the general regularities of electromagnetic processes that take place in systems of pulse electrodeposition of metals in an explicit form.

UKR: Аналіз нелінійних кіл є одним з найважливіших завдань сучасної електротехніки та електроніки. На відміну від лінійних кіл, які характеризуються лінійними залежностями між напругами та струмами на елементах, у нелінійних колах відповідні залежності мають більш складний вигляд. Відповідно, в загальному випадку електромагнітні процеси в зазначених колах описуються системами нелінійних диференціальних рівнянь. Водночас, однією з основних проблем в галузі аналізу нелінійних кіл є відсутність універсальних методів розрахунку. В першу чергу це стосується аналітичних методів, які фактично дозволяють отримати загальні закономірності, що дозволяють досліджувати вплив зміни різних параметрів на характер процесу в колі. Таким чином, постає задача розробки та адаптації існуючих методів розрахунку нелінійних систем для аналізу процесів в колах з нелінійними елементами різної природи. Зокрема, дана робота присвячена питанню розробки еквівалентних схем заміщення електротехнічних комплексів електролітичного осадження металів, а також експериментальним дослідженням з отримання вольт-амперних характеристик нелінійних елементів цих схем. Запропоновано узагальнену схему заміщення електролізера для осадження металевих покриттів. Як нелінійні елементи зазначеної схеми розглянуто залежності парціальних струмів розчинення та осадження металу від прианодного або прикатодного падіння напруги відповідно. Також проаналізовано можливість застосування певних спрощень у загальній схемі залежно від особливостей процесу осадження того чи іншого металу. При цьому запропоновано загальну структуру апроксимуючих виразів і визначено коефіцієнти апроксимації для окремих нелінійних електрохімічних елементів. Вказані вирази відрізняються від раніше відомих тим, що їх структура придатна для отримання загальних закономірностей електромагнітних процесів, які відбуваються в системах імпульсного електроосадження металів в явному вигляді.