ОЗОНАТОРНАЯ УСТАНОВКА С БЛОКОМ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК C01B13/11 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в устройствах электропитания импульсных установок, в частности озонаторов.

Известно устройство электропитания озонаторных установок, содержащее как правило высоковольтный трансформатор, с первичной обмоткой которого включена емкость, тиристор, к управляющему электроду которого подключен резистор, озонатор, подключенный к выводам вторичной обмотки высоковольтного трансформатора, выпрямительный мост, плюсовой и минусовой зажимы которого подключены соответственно к аноду и катоду тиристора, управляющий электрод которого через последовательно соединенные резистор и пороговый элемент-неоновые лампы связан с анодом тиристора
Известно также устройство электропитания озонаторных установок, содержащее высоковольтный трансформатор, в первичной цепи которого расположен тиристорный ключ, шунтированный обратным диодом, емкость, образующая колебательный контур с индуктивностью рассеяния трансформатора, к выводам вторичной обмотки которого подключен озонатор и устройство управления, выполненное на транзисторах
Среди недостатков указанных устройств следует отметить низкую производительность озонатора, что связано с работой высоковольтного трансформатора на частоте питающей сети, и сравнительная сложность угла управления тиристорным ключом, что нежелательно для устройств бытового назначения, где требуется увеличение дозы озона для обработки продуктов, питьевой воды и т.д. от бактериологического загрязнения.

Реализация предлагаемого технического решения позволяет увеличить производительность озонатора и повысить надежность функционирования блока питания.

Технический результат достигается тем, что озонаторная установка с блоком электропитания, содержащая озонатор, компрессор с обмоткой, тиристор, выпрямительный мост, плюсовой и минусовой выводы которого соединены соответственно с анодом и катодом тиристора, первый вход которого является первым входным зажимом устройства, высоковольтный трансформатор, последовательно с первичной обмоткой которого включен конденсатор, к выводам вторичной обмотки подключен озонатор, а между управляющим электродом и анодом тиристора включен пороговый элемент, отличающаяся тем, что свободный вывод первичной обмотки высоковольтного трансформатора и конденсатора соединены соответственно с первым и вторым входом выпрямительного моста, второй вход которого соединен с одним выводом введенного дросселя, другой вывод которого является вторым входным зажимом устройства, между управляющим электродом и катодом тиристора включен резистор, а в качестве порогового элемента используется варистор.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства, на фиг. 2 - диаграммы его работы.

Озонаторная установка с блоком электропитания содержит емкость 1, выпрямительный мост 2, варистор 3, резистор 4, тиристор 5, высоковольтный трансформатор 6, компрессор 7, входной дроссель 8, в качестве которого можно использовать обмотку компрессора, озонатор 9.

Входное напряжение U_вх через входной дроссель 8 подается на выпрямительный мост 2, плюсовой и минусовой выводы которого соединены соответственно с анодом и катодом тиристора 5, к управляющему электроду и катоду которого подключен резистор 4, а между управляющим электродом и анодом тиристора 6 подключен варистор 3. К входным выводам выпрямительного моста 2 подключен колебательный контур, образованный емкостью 1 и первичной обмоткой высоковольтного трансформатора 6, к выводам вторичной обмотки которого подключен озонатор 9.

Установка работает следующим образом.

При подаче на вход напряжения сети с частотой f 1/Т (фиг. 2а), в первый полупериод включается в работу первая пара диодов выпрямительного моста 2, напряжение на варисторе 3 начинает линейно нарастать и при достижении им порогового значения U_n сопротивления варистора 3 резко уменьшается, что приводит к включению в момент времени t тиристора 5, который в течение времени t_т (фиг. 2б) находится в проводящем состоянии. В это время в первичной обмотке высоковольтного трансформатора протекает ток I_к. По истечении времени t_т тиристор 5 запирается. По истечении времени t t_т + t_д ток в первичной обмотке трансформатора 6 прекращается, в результате разряда его в контуре, состоящего из дросселя 8, первичной обмотки 6 и конденсатора 1. При этом длительность очередного нарастания напряжения, прикладываемого к варистору 3, определяется величиной индуктивности входного дросселя 8 и емкости 1 и изменяется в зависимости от амплитуды входного напряжения (U_вх). Период колебаний тока первичной обмотки I_к трансформатора 6 при этом остается неизменным и определяется собственной частотой контура, образованного емкостью 1 и индуктивностью рассеяния высоковольтного трансформатора 6. В результате процесс нарастания напряжения на варисторе 3 и включения тиристора 5 повторяется n раз в первый полупериод входного напряжения. Как видно из диаграмм, рабочая частота нарастания напряжения на варисторе 3, включение тиристора 5, и тока трансформатора 6 в n раз превышает частоту питающего напряжения, где n T/[2(t₁ + t)]
По истечении первого полупериода входного напряжения питающей сети включается в работу вторая пара диодов выпрямительного моста 2. Процесс нарастания напряжения на варисторе 3, включение тиристора 5 происходит аналогично первому полупериоду с разницей изменения полярности входного напряжения, а значит и изменения тока в первичной обмотке трансформатора (фиг. 2а). Форма тока в первичной обмотке трансформатора 6 представлена на фиг. 2б. Форма нарастания напряжения на варисторе 3 представлена на фиг. 2а.

Таким образом, введение новых элементов, а именно входного дросселя 8, порогового элемента варистора 3, выпрямительного моста 2, варистора 3 и образование новых связей между ними позволяет обеспечить достижение технического результата.

Повышение рабочей производительности выхода озона благодаря повышению рабочей частоты высоковольтного трансформатора и расширению функций, выполняемых элементами схемы: в качестве входного дросселя можно использовать обмотку компрессора, обеспечивающего нагнетание воздуха в озонаторную установку.

Указанные преимущества при рациональной компановке элементов, входящих в состав устройства, позволяют сделать его удобным и надежным при эксплуатации в бытовых условиях.

В настоящее время партия предлагаемых устройств поставлена в эксплуатацию и используется для очистки (озонирования) питьевой воды. Технические данные этих устройств следующие:
Напряжение питания, В 220
Частота напряжения, Гц 50,60
Потребляемая мощность, Вт 30
Частота электрических разрядов через озонатор, Гц 1500
Производительность озонатора, г/ч 1,0
Объем озонирования воды, л 3,0.5,0
Время озонирования воды, мин 22,0.3,0
Вес устройства не более, кг 2,0.

Использование: в устройствах электропитания импульсных установок, в частности озонаторов. Сущность: озонаторная установка с блоком электропитания дополнительно содержит входной дроссель, выпрямительный мост и, в качестве порогового элемента, варистор. Это позволяет увеличить производительность озонаторной установки. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Озонаторная установка с блоком электропитания, содержащая озонатор, компрессор с обмоткой, тиристор, выпрямительный мост, плюсовой и минусовой выводы которого соединены соответственно с анодом и катодом тиристора, первый вход которого является первым входным зажимом устройства, высоковольтный трансформатор, последовательно с первичной обмоткой которого включен конденсатор, к выводам вторичной обмотки подключен озонатор, а между управляющим электродом и анодом тиристора включен пороговый элемент, отличающаяся тем, что свободный вывод первичной обмотки высоковольтного трансформатора и конденсатора соединены соответственно с первым и вторым входами выпрямительного моста, второй вход которого соединен с одним выводом введенного дросселя, другой вывод которого является вторым входным зажимом устройства, между управляющим электродом и катодом тиристора включен резистор, а в качестве порогового элемента используется варистор. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве входного дросселя используется обмотка компрессора.