УСТРОЙСТВО ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С РАЗРЯДНЫМИ КОРОНООБРАЗУЮЩИМИ ЭЛЕКТРОДАМИ Российский патент 1998 года по МПК B03C3/68 

Изобретение относится к технике импульсного питания электрических аппаратов с коронообразующими разрядными электронами, например, электрофильтров, генераторов озона и других аппаратов.

Использование для питания аппаратов с коронообразующими разрядными электродами высоковольтного постоянного напряжения при увеличении последнего ограничено появлением обратных пробоев и недостаточной электрической прочностью электродной системы. Повысить величину прикладываемого к электродам напряжения без потерь электрической прочности аппарата можно только за счет дополнительного питания его импульсным напряжением.

Известно устройство питания электрического аппарата с разрядными коронообразующими электродами (пылеулавливающего электрофильтра), содержащее генератор импульсного напряжения с источником постоянного напряжения, накопительной емкостью и коммутационной системой [1]. В таком устройстве параметры импульса связаны с параметрами остаточных напряжений после разряда, в связи с чем генератор импульсного напряжения в такой схеме может работать только на один электрофильтр или на одно поле электрофильтра, так как каждый фильтр (поле) требует индивидуальной установки напряжения. Кроме того, питание электрофильтра только от импульсного источника напряжения нежелательно, поскольку в промежутках между импульсами воздействие на пылевые частицы полностью не должно исчезать.

Известно устройство питания одного или нескольких электрических аппаратов с разрядными коронообразующими электродами, содержащее источники постоянного напряжения по числу электрических аппаратов, подключенные одним из своих полюсов к общей шине, а другим - к коронирующим электродам одного из аппаратов через токоограничивающие элементы, а также генератор импульсного напряжения с одним источником постоянного напряжения, подключенным к общей шине одним из своих полюсов, противоположным по отношению к общему полюсу других указанных источников постоянного напряжения, и ключевой системой коммутации импульсов, подключенной к источнику постоянного напряжения генератора через токоограничивающий элемент, а к коронирующим электродам - через разделительные емкости по числу электрических аппаратов [2]. Хотя данное устройство обеспечивает питанием от генератора импульсов напряжения одновременно несколько электрических аппаратов или несколько полей электрофильтров, для импульсного питания каждого аппарата (поля) предусмотрен отдельный коммутатор, что усложняет схему устройства, делает ее громоздкой, дорогостоящей и ненадежной.

Достигаемым результатом изобретения является упрощение схемы при улучшении экономических и надежностных характеристик устройства.

Указанный результат обеспечивается тем, что в устройстве питания одного или нескольких электрических аппаратов с разрядными коронообразующими электродами, содержащем источники постоянного напряжения по числу электрических аппаратов, подключенные одним из своих полюсов к общей шине, а другим - к коронирующим электродам одного из аппаратов через токоограничивающие элементы, а также генератор импульсного напряжения с одним источником постоянного напряжения, подключенным к общей шине одним из своих полюсов, противоположным по отношению к общему полюсу других указанных источников постоянного напряжения, и ключевой системой коммутации импульсов, подключенной к источнику постоянного напряжения генератора через токоограничивающий элемент, а к коронирующим электродам - через разделительные емкости по числу электрических аппаратов, согласно изобретению ключевая система коммутации выполнена с одним электронным ключом, генератор импульсного напряжения содержит накопительную емкость, подключенную к электронному ключу через нелинейный дроссель, а разделительные емкости подключены к системе коммутации между дросселем и накопительной емкостью, причем в рассечку между каждой разделительной емкостью и соответствующим коронирующим электродом включена индуктивность, образующая с разделительной емкостью последовательный контур.

Параметры нелинейного дросселя желательно выбрать из условия равенства времени его перемагничивания периоду колебаний последовательных контуров в цепи коронирующих электродов.

На чертеже изображена принципиальная структурная схема предлагаемого устройства применительно к питанию трех электрофильтров.

Устройство питания трех электрофильтров 1, 2, 3 с разрядными коронообразующими электродами: коронирующими соответственно 4, 5, 6 и осадительными соответственно 7, 8, 9 содержит источники постоянного напряжения (ИПН) 10, 11, 12 по числу электрофильтров, подключенные одним из своих полюсов (плюсовым) к общей шине 13, а другим - к коронирующим электродам одного из электрофильтров 1, 2, 3 через токоограничивающие элементы соответственно 14, 15, 16, а также генератор импульсного напряжения (ГИН) 17 с одним ИПН 18, подключенным к общей шине 13 одним из своих полюсов (минусовым), противоположным по отношению к общему полюсу (плюсовому) ИПН 10, 11, 12. Генератор ГИН 17 оборудован ключевой системой коммутации импульсов, выполненной для всех электрофильтров с одним электронным ключом 19, катод которого соединен с общей шиной 13, а анод через токоограничительный элемент 20 к плюсовому полюсу ИПН 18. Параллельно ключу 19 подсоединены вентиль 21 (обратной полярностью) и цепь, состоящая из последовательно соединенных нелинейного дросселя 22 с нелинейной индуктивностью L_д и накопительной емкости (C_н) 23. Выход ГИН 17 (накопительная емкость 23) подсоединен к коронирующим электродам 4, 5, 6 электрофильтров 1, 2, 3 через последовательные контуры соответственно 24, 25, 26, каждый из которых состоит из разделительной емкости (C_к) 27 и индуктивности (L_к) 28.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии управляющий ключ 19 закрыт, межэлектродные геометрические емкости электрофильтров 1, 2, 3 заряжены от ИПН 10, 11, 12 через токоограничительные элементы 14, 15, 16 до напряжения, определяемого схемой управления соответствующего ИПН (на чертеже не показана) в соответствии с инструкцией по эксплуатации электрофильтра. Накопительный конденсатор 23 заряжен до напряжения ИПН 18, а разделительные емкости 27, входящие в состав колебательных контуров 24, 25 26, - до напряжения, равного сумме напряжений одного из ИПН 10, 11, 12 и ИПН 18. При отпирании ключа 19 происходит перезарядка накопительной емкости через нелинейный дроссель 22, которая осуществляется в два этапа. На первом этапе, пока индуктивность нелинейного дросселя 22 велика, напряжение на накопительной емкости 23 меняется незначительно. Длительность τ₁ этого этапа определяется параметрами нелинейного дросселя 22 в соответствии с соотношением
τ₁= W•ΔB•S/E,
где
W - число витков дросселя, ΔB и S - соответственно индукция и сечение магнитопровода дросселя, E - напряжение на емкости 23. Через время τ₁ индуктивность нелинейного дросселя 22 резко насыщается до L_д и происходит окончательная перезарядка накопительной емкости 23 до напряжения -E за время τ₂ , определяемое соотношением

Напряжения на накопительной емкости 23 и емкостях 27 колебательных контуров 24, 25, 26 оказываются включенными согласно и суммируются. При этом происходит резонансная зарядка геометрической емкости C_ф электродов электрофильтров 1, 2, 3 через индуктивности 28 колебательных контуров 24, 25, 26. Если геометрическая емкость электрофильтра много меньше последовательно соединенных накопительной емкости 23 и емкости 27 колебательного контура (C_ф<C_н+C_к), возможно формирование импульса с амплитудой 4E. Спад импульса напряжения на электродах электрофильтров 1, 2, 3 формируется за счет разряда емкости C_ф обратно в емкости C_к (27) и C_н (23). Длительность формируемого таким образом импульса напряжения τ_и определяется соотношением

где
C=C_к•C_н•C_ф/C_кC_н+C_к•C_ф+C_н•C_к - емкость резонансного контура с учетом C_н и C_ф. В процессе формирования высоковольтных импульсов происходит обратное перемагничивание нелинейного дросселя 22 напряжением -E - емкости 23 через диод 21. Время перемагничивания выбирается таким, чтобы одновременно с завершением формирования спада импульса на электродах электрофильтров 1, 2, 3 заканчивалось обратное перемагничивание дросселя 8 и он насыщался, обеспечивая перезарядку накопительной емкости 23 в исходное состояние. Если время перемагничивания нелинейного дросселя 22 равно периоду колебаний последовательного контура τ_и , на выходе устройства будут формироваться моноимпульсы. При несоблюдении указанного условия формируется цуг колебаний (мультиимпульсный режим).

Таким образом, устройство питания согласно изобретению обеспечивает одновременную подачу импульсного напряжения на несколько электрических аппаратов (электрофильтров), что упрощает схему устройства, делает его компактнее и дешевле. При этом сохраняется возможность установки индивидуального постоянного остаточного напряжения на каждом электрофильтре в зависимости от режима и запыленности дымовых газов, так как по постоянной составляющей они разделены емкостями C_к колебательных контуров 24, 25, 26. В результате резонансной перезарядки емкостей обеспечивается повышение импульсного напряжения в пределе до 4E, что обычно достигается применением дорогостоящих импульсов трансформатора. Обеспечивается также надежная работа устройства при пробоях между электродами, так как возникающий при этом скачок напряжения интегрируется накопительной емкостью 23, что обеспечивает хорошую развязку между цепями питания параллельно включенных электрических аппаратов. Введение нелинейного дросселя 22 обеспечивает устойчивую работу электронного ключа 19 и дополнительно сглаживает возникающие перенапряжения, что способствует повышению надежности и долговечности данного устройства.

Использование: для импульсного питания электрических аппаратов с коронообразующими разрядными электродами, например электрофильтров, генераторов озона и других аппаратов. Устройство питания по меньшей мере двух электрических аппаратов с разрядными коронообразующими электродами содержит источники постоянного напряжения по числу электрических аппаратов, подключенные одним из своих полюсов к общей шине, а другим - к коронирующим электродам одного из аппаратов через токоограничивающие элементы, а также генератор импульсного напряжения с одним источником постоянного напряжения, подключенным к общей шине одним из своих полюсов, противоположным по отношению к общему полюсу других указанных источников постоянного напряжения, и ключевой системой коммутации импульсов, подключенной к источнику постоянного напряжения генератора через токоограничивающий элемент, а к коронирующим электродам - через разделительные емкости по числу электрических аппаратов, причем система коммутации выполнена с одним ключом, а генератор напряжения - с накопительной емкостью. Достигаемым результатом изобретения является упрощение схемы при улучшении экономических и надежностных характеристик устройства. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство питания электрических аппаратов с разрядными коронообразующими электродами, содержащее источники постоянного напряжения по числу электрических аппаратов, подключенные одним из своих полюсов к общей шине, а другим - к коронирующим электродам одного из аппаратов через токоограничивающие элементы, а также генератор импульсного напряжения с одним источником постоянного напряжения, подключенным к общей шине одним из своих полюсов, противоположным по отношению к общему полюсу других указанных источников постоянного напряжения, и ключевой системой коммутации импульсов, подключенной к источнику постоянного напряжения генератора через токоограничивающий элемент, а к коронирующим электродам - через разделительные емкости по числу электрических аппаратов, отличающееся тем, что ключевая система коммутации выполнена с одним электронным ключом, генератор импульсного напряжения содержит накопительную емкость, подключенную к электронному ключу через нелинейный дроссель, а разделительные емкости подключены к системе коммутации между дросселем и накопительной емкостью, причем в рассечку между каждой разделительной емкостью и соответствующим коронирующим электродом включена индуктивность, образующая с разделительной емкостью последовательный колебательный контур. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что параметры нелинейного дросселя выбраны из условия равенства времени его перемагничивания периоду колебаний последовательных контуров в цепи коронирующих электродов.