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PATENTANSPRÜCHE
1. Hochspannungsgenerator an einem Ozonisator, mit einem wechselstromgespeisten, sekundärseitig an die Elektroden des Ozonisators angeschlossenen Hochspannungstransformator, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungstransformator über ein von einer Steuerschaltung angesteuertes Stromventil wiederholt ein- und ausschaltbar ist, wobei die Steuerschaltung Mittel aufweist, um die Ausschaltdauer des Stromventiles zu X Verändern.
2. Generator nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Verändern der Ausschaltdauer einen differenzbildenden Vergleicher (27) aufweisen, der eingangsseitig an eine ein vom Ozonausstoss abhängiges Spannungssignal abgebende und an eine eine Sollwertspannung abgebende Spannungsquelle (-, 29) angeschlossen ist, während sein Ausgang über einen Integrator (31) mit einstellbarer Integrationszeit an eine Triggerstufe (38) gekoppelt ist, deren Rückkippzeit die Einschaltdauer des Stromventiles bestimmt.
3. Generator nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Triggerstufe (38) eine Synchronisationsstufe (40) nachgeschaltet ist, welche die Signale der Triggerstufe (38) in eine feste Phasenbeziehung zu der am Hochspannungstransformator (16) angelegten Wechselspannung bringt.
4. Generator nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerstufe (38) eine Rückkippzeit aufweist, die einem ganzzahligen Vielfachen der Periode der an den Hochspannungstransformator (16) angelegten Wechselspannung entspricht.
5. Generator nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Synchronisationsstufe einen Flip-Flop (40) aufweist.
6. Generator nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektrode (22) des Stromventils (20, 21) über einen Gleichrichter (72) an einen Impulsgenerator (66, 67, 68) gekoppelt ist, dessen Ausgangssignale mittels einer Gatterschaltung (67, 68) während der Ausschaltdauer unterdrückt sind.
7. Generator nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfrequenz des Impulsgenerators (66, 67, 68) ein Vielfaches der am Hochspannungstransformator (16) anliegenden Wechselspannung ist.
8. Generator nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil zwei antiparallel geschaltete, gesteuerte Gleichrichter (20, 21) mit getrennten Steuerelektroden aufweist.
9. Generator nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gleichrichter (72) und dem Impulse neralor (66, 67, 68) ein Übertrager (71) geschaltet ist.
Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsgenerator an einem Ozonisator, mit einem wechselstromgespeisten, sekundärseitig an die Elektroden des-Ozonisators angeschlossenen Hochspannungstransformator.
Zur Regelung des Ozonausstosses von Ozonisatoren ist es zum Beispiel bekannt, die Primärseite des Hochspannungstransformators über einen regelbaren Transformator zu speisen, oder gar, den Hochspannungstransformator als Regeltransformator auszubilden. Dadurch werden aber alle für den Ozonausstoss massgebenden Faktoren gleichzeitig verändert, nämlich Leitzeit, Ladestrom sowie auch die elektrische Leistungsaufnahme des Ozonisators (alle unter anderem von der angelegten Spannung abhängig).
Auch ist schon vorgeschlagen worden, zur Regelung des Ozonausstosses des Ozonisators die Frequenz der an die Elektroden des Ozonisators angelegten Spannung zu verändern.
Der hierzu erforderliche technische Aufwand. nämlich zumindest ein Frequenzgenerator mit vorzugsweise stufenlos veränderbarer Frequenz, ist indessen zu erheblich, als dass diesem Vorschlag bisher eine praktische Bedeutung hätte zukommen können.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines Hochspannungsgenerators der eingangs genannten Art, der gestattet, seine Leistungsabgabe an den Ozonisator und mithin dessen Ozonausstoss ohne Veränderung der an die Elektroden desselben angelegten Spannung (die ihrerseits einen durch die Ausbildung des Ozonisators selbst gegebenen Optimalwert aufweist) zu verändern und damit auch die Ozonproduktion des Ozongenerators in weiten Grenzen zu verändern.
Zu diesem Zweck ist der vorgeschlagene Hochspannungsgenerator erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass der Hochspannungstransformator über ein von einer Steuerschaltung angesteuertes Stromventil wiederholt ein- und ausschaltbar ist, wobei die Steuerschaltung Mittel aufweist, um die Ausschaltdauer des Stromventiles zu verändern.
Dabei können die Mittel zum Verändern der Ausschaltdauer einen differenzbildenden Vergleicher aufweisen, der eingangsseitig an eine ein vom Ozonausstoss abhängiges Spannungssignal abgebende und an eine eine Sollwertspannung abgebende Spannungsquelle angeschlossen ist, während sein Ausgang über einen Integrator mit einstellbarer Integrationszeit an eine Triggerstufe gekoppelt ist, deren Rückkippzeit die Einschaltdauer des Stromventiles bestimmt. Der Triggerstufe kann eine Synchronisationsstufe nachgeschaltet sein, welche die Signale der Triggerstufe in eine feste Phasenbeziehung zu der am Hochspannungstransformator angelegten Wechselspan nung bringt. Vorzugsweise weist die Triggerstufe eine Rückkippzeit auf, die einem ganzzahligen Vielfachen der Periode der an den Hochspannungstransformator angelegten Wechselspannung entspricht.
Zweckmässig ist die Synchronisationsstufe ein Flip-Flop, den einerseits Synchronisationsimpulse mit einer der Speisespannung entsprechenden Frequenz und andererseits das Signal aus der Triggerstufe zugeführt wird.
Die Steuerelektrode des Stromventils kann über einen Gleichrichter an einen Impulsgenerator gekoppelt sein, dessen Ausgangssignale mittels einer Gatterschaltung während der Ausschaltdauer unterdrückt sind. Dabei ist es zweckmässig, die Impulsfrequenz des Impulsgenerators auf ein Vielfaches der Frequenz der am Hochspannungstranformator angelegten Wechselspannung zu wählen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung. Es zeigt:
Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Hochspannungsgenerators, und
Fig. 2 einige typische Spannungsverläufe an bestimmten Stellen des Blockschaltbildes der Fig. 1.
In Fig. 1 ist rein schematisch ein Ozonisator 10 zu erkennen, dessen Elektroden 11, 12 mit den Enden 13, 14 der Sekundärwicklung 15 eines Hochspannungstransformators 16 verbunden sind. Die Primärwicklung 17 ist mit ihrem einen Ende direkt mit der einen Phase S einer Wechselspannungsquelle 18 verbunden. Dem anderen Ende der Primärwicklung 17 ist ein Stromwandler 19 und diesem ein steuerbares Ventil in Form zweier antiparallel geschalteter, gesteuerter Gleichrichter 20, 21 vorgeschaltet, deren Steuerelektroden gemeinsam an einem Steuerleiter 22 angeschlossen sind.
Am Auslass des Ozonisators 10 bzw. im Verlauf eines nur schematisch angegebenen Leitungszuges 23 für ein zu ozonisierendes Medium (z. B. Wasser) ist ein sogenanntes Redox Gerät angeordnet, von dem ein vom Ozonausstoss des Ozoni
sators 10 abhängiges Spannungssignal hergeleitet und auf einen Leiter 25 gegeben wird.
Dieser Leiter 25 ist an den einen Eingang 26 einer differenzbildenden Vergleicherstufe 27 geführt, während an derem anderen Eingang 28 eine von einem Potentiometer 29 abgegriffene, einen Sollwert darstellende Bezugsspannung angelegt ist. Das am Ausgang 30 der Vergleicherstufe 27 erscheinende Differenzsignal ist an den Eingang eines Integrators 31 geführt, dessen Integrationszeit je nach Ausbildung des Ozonisators 10 bzw. der Ozonisierungsanlage, in der dieser Verwendung findet, einstellbar ist, und der die anfallenden Differenzsignale integriert.
Die am Ausgang 32 des Integrators 31 erscheinende Spannung ist über einen Wählschalter 33 an einen gesteuerten Sägezahn- oder Dreieckoszillator 34 geführt, der dazu eingerichtet ist, Dreieckschwingungen mit einer konstanten Amplitude zu erzeugen, deren ansteigende Flanken eine Steigung aufweisen, die von dem Wert des aus dem Integrator 31 anfallenden Spannungssignals abhängt, während die abfallende Flanke eine von diesem Spannungssignal unabhängige Dauer aufweisen. Dieser Oszillator 34 arbeitet somit gewissermassen als selbsttätig rückkippende Integrationsstufe.
Mittels des Umschalters 33 lässt sich direkt an den Eingang 35 des Oszillators 34 eine von einem Potentiometer 36 abgegriffene Bezugsspannung anlegen, so dass die Steuerspannung des Oszillators 34 und mithin die Frequenz dessen Ausgangssignale solange konstant sind, als die am Potentiometer 36 abgegriffene Bezugsspannung ebenfalls konstant ist. Damit lässt sich der Ozonausstoss des Ozonisators 10 steuern, während beim Anschluss des Dreieckoszillators 34 an den Integrator 31 der Ozonausstoss des Ozonisators 10 geregelt wird.
Der Ausgang 37 des Oszillators 34 ist an eine Triggerstufe 38 geführt, die an ihrem Ausgang von dem Schaltzustand 0 auf den Schaltzustand L kippt, sobald das Signal am Ausgang 37 des Oszillators 34 seinen Scheitelwert erreicht, und so lange auf dem Signalzustand L verharrt, als die Sägezahnschwingung des Oszillators 34 nicht wieder auf Null abgesunken ist. Die Triggerstufe 38 formt mithin die abfallenden Flanken des Signales aus dem Oszillator 34 in Impulse gleicher Dauer um, welche Dauer beispielsweise eine Sekunde sein kann. Wie noch zu erläutern sein wird, entspricht die Dauer dieser von der Triggerstufe 38 anfallenden Impulse der Einschaltdauer der Gleichrichter 20, 21, wobei allerdings zu beachten ist, dass die Phasenlage der Impulse der Triggerstufe 38 in bezug auf die Wechselspannung der Spannungsquelle 18 noch unbestimmt ist.
Um eine genau definierte Phasenlage dieser Impulse in bezug auf die Wechselspannung der Quelle 18 herzustellen, ist der Ausgang der Triggerstufe 38 an den einen Eingang 39 einer Synchronisationsstufe 40 geführt, die beispielsweise als RS-Flip-Flop ausgebildet sein kann. Dem andern Eingang 41 der Synchronisationsstufe 40 werden Synchronisationsimpulse zugeführt, die wie folgt erzeugt werden.
Der Sekundärseite eines bei Rt und 5 an eine zur Wechselspannung der Quelle 18 gleichphasige Spannung an geschlossenen Transformators 42 ist ein Filter 43 nachgeschaltet. der transiente Spitzen im Spannungsverlauf zwischen R und S unterdrückt. An dieses, praktisch eine reine und mit der Wechselspannung der Quelle 18 gleichphasige Sinusschwingung abgebende Filter 43 sind zwei Verstärker 44, 45 angeschlossen, von denen der Verstärker 45 invertierend ist. An ihren Ausgängen 46, 47 liefern die Verstärker 44, 45 somit ebenfalls reine Sinusschwingungen, die aber in bezug aufeinander gegenphasig sind. Sowohl der Ausgang 46 als auch der Ausgang 47 der Verstärker 44, 45 sind sodann an die Eingänge eines Zweiweggleichrichters 48 geführt, an dessen Ausgang 49 somit eine ununterbrochene Folge von unipolaren Halbwellen erscheint.
Der Ausgang 47 des Verstärkers 45 ist auch an einen Phasenschieber 50 gekoppelt, der das zur Speisespannung an R', S' gegenphasige Spannungssignal noch weiter um etwa 90 el verschiebt.
Der Ausgang 49 des Zweiweggleichrichters 48 ist an eine Triggerstufe 51 mit einer vergleichsweise kurzen Rückkippzeit von beispielsweise 0,5 bis 1 ms gekoppelt, die aus der ununterbrochenen Folge von unipolaren Halbwellen eine Impulsfolge mit einer Frequenz von zum Beispiel 100 Hz (bei einer Speisespannung von 50 Hz) und einer Impulsdauer von zum Beispiel 0,5 bis 1 ms herleitet. Die Triggerstufe 51 ist ausgangsseitig mit dem einen Eingang 52 eines UND-Gatters 53 verbunden, dessen anderer Eingang 54 mit dem Ausgang des Phasenschiebers 50 verbunden ist.
Da der Phasenschieber 50 ein um insgesamt 270 el zur Speisespannung phasenverschobenes Signal liefert, die Triggerstufe 51 dagegen einen Impulszug mit einer in bezug auf die Speisespannung doppelten Frequenz, deren Impulse darüber hinaus etwa gleichphasig mit dem aus dem Zweiweggleichrichter 48 anfallenden Halbwellen-Schwingungen sind, arbeitet das UND-Gatter 53 als Frequenzteiler, so dass an seinem, über den Leiter 41 mit dem zweiten Eingang der Synchronisationsstufe 40 verbundenen Ausgang 55 eine Folge von Impulsen mit einer der Speisespannung entsprechenden Frequenz und mit einer Dauer von 0,5 bis 1 ms erscheinen, welche Impulse zwangsläufig in einer festen Phasenbeziehung zur Speisespannung stehen.
Damit wird der Anfang und das Ende jedes der am Ausgang 56 der Synchronisationsstufe 40 anstehenden L -Signale in eine feste Phasenbeziehung zur Speisespannung gebracht. Dem Ausgang 56 der Synchronisationsstufe 40 ist ein verstellbares Verzögerungsglied 57 nachgeschaltet. Mit diesem Verzögerungsglied lässt sich der optimale Einschaltzeitpunkt und der optimale Ausschaltzeitpunkt der gesteuerten Gleichrichter 20, 21 einstellen. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil der von diesen Gleichrichtern gesteuerte, und im wesentlichen aus dem Hochspannungstransformator 16 gebildete Lastkreis kein rein induktiver Lastkreis (Strom eilt Spannung um 90O el nach) ist, und es zur Vermeidung von Einschaltschwingungen wichtig ist, die Gleichrichter 20 und 21 möglichst nahe beim Nulldurchgang des Stromes im Lastkreis ein- und auszuschalten.
Das am Ausgang 58 des Verzögerungsgliedes 57 erscheinende Signal wird allerdings nicht direkt zur Steuerung der Gleichrichter 20, 21 herangezogen, sondern über einen Leiter 59 an den Eingang eines Vergleichers 61 geführt. Der andere Eingang 62 des Vergleichers 61 ist an den Ausgang eines von der Triggerstufe 51 angesteuerten Sägezahngenerators 63 gekoppelt, der seinerseits eine Sägezahnschwingung der doppelten Frequenz als jene der Speisespannung abgibt. Der Vergleicher 62 gibt stets dann an seinem Ausgang 64 ein L Signal ab, wenn das Potential des Signals am Eingang 60 jenes der Sägezahnschwingung am Eingang 62 übertrifft.
Normalerweise ist dies der Fall, doch man kann, zum Beispiel durch Einbau eines Potentiometers (gestrichelt bei 65 angegeben) das Potential des auf dem Leiter 59 anstehenden Signales so weit herabsetzen, dass mit dem Sägezahngenerator 63 zusätzlich die Möglichkeit einer Phasen-Anschnittsteuerung entsteht.
Zur Vermeidung von jeglichen Rückwirkungen des Lastkreises auf die Steuerschaltung wird nun das am Ausgang 64 des Vergleichers 61 anstehende Signal zuerst zerhackt, sodann über einen Übertrager und erst dann über einen Gleichrichter dem Steuerleiter 22 zugeführt.
Zu diesem Zweck ist ein Oszillator 66 vorgesehen, der mit einer um ein Vielfaches höheren Frequenz als die Speisespannung an RS arbeitet, zum Beispiel mit 30 kHz. Diesem Oszillator 66 sind zwei Impulsformer 67 und 68 nachgeschaltet, von denen der eine (67) die positiven Halbwellen und der andere (68) die negativen Halbwellen der vom Oszillator 66 gelieferten Schwingungen in einen L -Impuls umformt.
Der Impulsformer 67 ist an den ersten Eingang eines UND Gatters 671 und der Impulsformer 68 an den ersten Eingang eines weiteren UND-Gatters 68' gekoppelt, wobei der zweite Eingang beider UND-Gatter 67' und 68' mit dem Ausgang 64 des Vergleichers 61 verbunden sind.
An den Ausgängen der UND-Gatter 67' bzw. 68' entstehen somit - solange am Ausgang 64 des Vergleichers 61 ein Signal ansteht - Impulsfolgen mit der Frequenz des Oszillators 66, welche Impulsfolgen jedoch im Gegentakt zueinander stehen.
Auf die Ausgänge der UND-Gatter 67' und 68' folgt je eine Verstärkerstufe 69 bzw. 70, deren Ausgänge je an die Enden der mittig geerdeten Primärwicklung eines Übertragers 71 geführt sind. Die Sekundärwicklung des Übertragers 71 ist mit einem Gleichrichter 72 verbunden, der seinerseits den Steuerleiter 22 speist.
Daraus ergibt sich, dass am Steuerleiter ein zum Zünden der Gleichrichter 20, 21 dienendes Signal ansteht, das erstens in seiner Dauer der Dauer der abfallenden Flanke des Signals des gesteuerten Dreieckoszillators 34 entspricht, das zweitens in seiner Phasenlage in bezug auf die Speisespannung den elektrischen Werten des Lastkreises durch die Synchronisationsstufe 40 und dem nachfolgenden Verzögerungsglied 57 optimal angepasst ist, und das drittens (im Falle der Phasenanschnitt Steuerung) seinerseits in Impulse unterteilt ist, die während wohl definierten Zeiten jeder Halbwelle der Speisespannung dauern, oder das ein dem entsprechenden Phasenanschnitt entsprechendes Potential aufweist.
Der auf der Primärseite des Hochspannungstransformators 16 fliessende Strom ist ein Mass für den auf der Sekundärseite fliessenden Strom. Das vom Stromwandler 19 abgenommene Stromsignal kann daher über einen Leiter 73 an eine nur als Block dargestellte tXberwachungs- und Anzeigeeinheit 47 geführt sein, mit welcher beispielsweise der minimale und der maximale zulässige Strom überwacht und beim Überschreiten der Grenzen der Generator unter Abgabe einer Alarmanzeige abgeschaltet werden kann. Auch die Dauer der Ausschaltzeiten kann überwacht werden, indem der Ausgang 58 des Verzögerungsgliedes 57 über den Leiter 75 an die Einheit 74 angeschlossen wird.
In den Zeilen A bis D der Fig. 2 sind charakteristische Spannungsverläufe für bestimmte Stellen der in Fig. 1 gezeigten Schaltung dargestellt. In der Zeile A ist als Funktion der Zeit das am Ausgang 32 des Integrators 31 erscheinende Signal dargestellt, das, wie beschrieben. dem über die Zeit integrierten Differenzsignal der Vergleicherstufe 27 entspricht.
In der Zeile B ist dagegen das am Ausgang 37 des Sägezahnoszillators 34 erscheinende Signal dargestellt. Man sieht, dass die Steigerung der ansteigenden Flanken dieses Signals um so grösser ist, je grösser der Momentanwert der Spannung der Zeile A ist. Die Steigung der ansteigenden Flanke wird dann praktisch unendlich gross, wenn die Spannung aus dem Integrator 31 ein Maximum erreicht hat, welches Maximum durch einen nicht dargestellten Begrenzer bestimmt sein kann. In der Zeile C sind, nach oben weisend, die von der Triggerstufe 38 abgegebenen Impulse dargestellt, die jeweils einer abfallenden Flanke des aus dem Sägezahnoszillator 34 anfallenden Signals entsprechen. Man sieht, dass die Pausen zwischen den einzelnen Impulszügen letzten Endes nach Massgabe des Potentials des Signales aus dem Integrator 31 ändern.
Wenn die Steigung der ansteigenden Flanke des Signales der Zeile B unendlich gross wird, wird gleichzeitig die Pause zwischen den Impulsen des Signales auf der Zeile C unendlich klein. In der Zeile C nach unten weisend, sind die an den Eingang 41 der Synchro nisationsstufe 40 geführten Synchronisationsimpulse dargestellt, die, wie beschrieben, in einer festen Phasenlage zu der Speisespannung stehen. In der Zeile D dagegen sind die im Prinzip der aus der Triggerstufe entsprechenden Signale dargestellt, welche am Ausgang 56 der Synchronisationsstufe 40 entstehen, und somit mit ihrem Anfang und mit ihrem Ende in einer genau definierten Phasenbeziehung zur Speisespannung stehen.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass bei dem dargestellten Generator der Hochspannungstransformator 16 mit Schwingungspaketen der Speisespannung gespeist wird, welche Schwingungspakete in einem wohl definierten Zeitpunkt beginnen und enden, wobei die Pause zwischen den aufeinanderfolgenden Schwingungspaketen veränderbar ist.
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PATENT CLAIMS
1.High-voltage generator on an ozonizer, with an alternating current-fed high-voltage transformer connected on the secondary side to the electrodes of the ozonizer, characterized in that the high-voltage transformer can be repeatedly switched on and off via a current valve controlled by a control circuit, the control circuit having means for switching off the duration of the Change flow valves to X.
2. Generator according to claim 1, characterized in that the means for changing the switch-off time have a difference-forming comparator (27), which is connected on the input side to a voltage signal emitting an ozone output and to a voltage source (-, 29) emitting a setpoint voltage, while its output is coupled via an integrator (31) with an adjustable integration time to a trigger stage (38), the tilt-back time of which determines the duty cycle of the current valve.
3. Generator according to claim 2, characterized in that the trigger stage (38) is followed by a synchronization stage (40) which brings the signals of the trigger stage (38) into a fixed phase relationship with the AC voltage applied to the high-voltage transformer (16).
4. Generator according to claim 2, characterized in that the trigger stage (38) has a tilt-back time which corresponds to an integer multiple of the period of the AC voltage applied to the high-voltage transformer (16).
5. Generator according to claim 3, characterized in that the synchronization stage has a flip-flop (40).
6. Generator according to claim 1, characterized in that the control electrode (22) of the current valve (20, 21) via a rectifier (72) to a pulse generator (66, 67, 68) is coupled, the output signals by means of a gate circuit (67, 68) are suppressed during the switch-off period.
7. Generator according to claim 6, characterized in that the pulse frequency of the pulse generator (66, 67, 68) is a multiple of the AC voltage applied to the high-voltage transformer (16).
8. Generator according to claim 1, characterized in that the valve has two antiparallel, controlled rectifiers (20, 21) with separate control electrodes.
9. Generator according to claim 6, characterized in that between the rectifier (72) and the impulses neralor (66, 67, 68), a transformer (71) is connected.
The invention relates to a high-voltage generator on an ozonizer, with an alternating current-fed high-voltage transformer connected to the electrodes of the ozonizer on the secondary side.
To regulate the ozone output of ozonizers, it is known, for example, to feed the primary side of the high-voltage transformer via a controllable transformer, or even to design the high-voltage transformer as a regulating transformer. As a result, however, all the factors that determine the ozone output are changed at the same time, namely the lead time, charging current and also the electrical power consumption of the ozonizer (all of which depend, among other things, on the voltage applied).
It has also been proposed to change the frequency of the voltage applied to the electrodes of the ozonizer in order to regulate the ozone output of the ozonizer.
The technical effort required for this. namely, at least one frequency generator, preferably with a continuously variable frequency, is too significant, however, for this proposal to have had any practical significance up to now.
The present invention now aims to provide a high-voltage generator of the type mentioned at the outset, which allows its power output to the ozonizer and thus its ozone output without changing the voltage applied to the electrodes of the same (which in turn has an optimum value given by the formation of the ozonizer itself) change and thus change the ozone production of the ozone generator within wide limits.
For this purpose, the proposed high-voltage generator is characterized in accordance with the invention in that the high-voltage transformer can be switched on and off repeatedly via a current valve controlled by a control circuit, the control circuit having means for changing the switch-off period of the current valve.
The means for changing the switch-off time can have a difference-forming comparator, which is connected on the input side to a voltage source that emits a voltage signal that depends on the ozone output and to a voltage source that outputs a setpoint voltage, while its output is coupled via an integrator with an adjustable integration time to a trigger stage, the tip-back time of which determines the duty cycle of the current valve. The trigger stage can be followed by a synchronization stage, which brings the signals of the trigger stage into a fixed phase relationship with the AC voltage applied to the high-voltage transformer. The trigger stage preferably has a tilt-back time which corresponds to an integer multiple of the period of the AC voltage applied to the high-voltage transformer.
The synchronization stage is expediently a flip-flop, to which synchronization pulses with a frequency corresponding to the supply voltage and the signal from the trigger stage are supplied.
The control electrode of the current valve can be coupled via a rectifier to a pulse generator, the output signals of which are suppressed by means of a gate circuit during the switch-off period. It is expedient to choose the pulse frequency of the pulse generator to be a multiple of the frequency of the AC voltage applied to the high-voltage transformer.
Further advantages and details emerge from the following description of an exemplary embodiment with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 is a simplified block diagram of a high voltage generator, and
FIG. 2 shows some typical voltage profiles at certain points in the block diagram of FIG. 1.
An ozonizer 10 can be seen purely schematically in FIG. 1, the electrodes 11, 12 of which are connected to the ends 13, 14 of the secondary winding 15 of a high-voltage transformer 16. The primary winding 17 is connected at one end directly to the one phase S of an AC voltage source 18. A current transformer 19 and a controllable valve in the form of two antiparallel, controlled rectifiers 20, 21 are connected upstream of the other end of primary winding 17, the control electrodes of which are connected together to a control conductor 22.
A so-called redox device, one of which detects the ozone output of the ozoni, is arranged at the outlet of the ozonizer 10 or in the course of a line path 23, which is only shown schematically, for a medium to be ozonized (for example water)
sator 10 dependent voltage signal is derived and given to a conductor 25.
This conductor 25 is led to one input 26 of a difference-forming comparator stage 27, while to the other input 28 a reference voltage, which is picked up by a potentiometer 29 and represents a desired value, is applied. The differential signal appearing at the output 30 of the comparator stage 27 is led to the input of an integrator 31, the integration time of which can be set depending on the design of the ozonizer 10 or the ozonization system in which this is used, and which integrates the resulting differential signals.
The voltage appearing at the output 32 of the integrator 31 is passed via a selector switch 33 to a controlled sawtooth or triangular oscillator 34, which is set up to generate triangular oscillations with a constant amplitude, the rising edges of which have a slope which increases from the value of the the integrating voltage signal depends, while the falling edge have a duration independent of this voltage signal. This oscillator 34 thus operates to a certain extent as an automatically tilting integration stage.
By means of the switch 33, a reference voltage tapped by a potentiometer 36 can be applied directly to the input 35 of the oscillator 34, so that the control voltage of the oscillator 34 and therefore the frequency of its output signals are constant as long as the reference voltage tapped at the potentiometer 36 is also constant . This allows the ozone output of the ozonizer 10 to be controlled, while when the triangular oscillator 34 is connected to the integrator 31, the ozone output of the ozonizer 10 is regulated.
The output 37 of the oscillator 34 is passed to a trigger stage 38, which tilts at its output from the switching state 0 to the switching state L as soon as the signal at the output 37 of the oscillator 34 reaches its peak value and remains as long as the signal state L as the sawtooth vibration of the oscillator 34 has not dropped back to zero. The trigger stage 38 thus converts the falling edges of the signal from the oscillator 34 into pulses of the same duration, which duration can be, for example, one second. As will be explained later, the duration of these pulses from the trigger stage 38 corresponds to the duty cycle of the rectifiers 20, 21, although it should be noted that the phase relationship of the pulses of the trigger stage 38 is still undetermined with respect to the AC voltage of the voltage source 18 .
In order to produce a precisely defined phase position of these pulses in relation to the AC voltage of the source 18, the output of the trigger stage 38 is routed to the one input 39 of a synchronization stage 40, which can be designed, for example, as an RS flip-flop. The other input 41 of the synchronization stage 40 is supplied with synchronization pulses which are generated as follows.
A filter 43 is connected downstream of the secondary side of a voltage at closed transformer 42 at Rt and 5 to a voltage in phase with the alternating voltage of the source 18. the transient peak in the voltage curve between R and S is suppressed. Two amplifiers 44, 45, of which the amplifier 45 is inverting, are connected to this filter 43, which is practically a pure sine wave and outputs the same as the AC voltage of the source 18. At their outputs 46, 47, the amplifiers 44, 45 thus likewise supply pure sine waves, but which are in opposite phase with respect to one another. Both the output 46 and the output 47 of the amplifiers 44, 45 are then led to the inputs of a two-way rectifier 48, at the output 49 of which an uninterrupted sequence of unipolar half-waves appears.
The output 47 of the amplifier 45 is also coupled to a phase shifter 50, which shifts the voltage signal in phase opposition to the supply voltage at R ', S' even further by approximately 90 el.
The output 49 of the two-way rectifier 48 is coupled to a trigger stage 51 with a comparatively short tip-back time of, for example, 0.5 to 1 ms, which, from the uninterrupted sequence of unipolar half-waves, produces a pulse sequence with a frequency of, for example, 100 Hz (with a supply voltage of 50 Hz) and a pulse duration of, for example, 0.5 to 1 ms. The trigger stage 51 is connected on the output side to one input 52 of an AND gate 53, the other input 54 of which is connected to the output of the phase shifter 50.
Since the phase shifter 50 supplies a signal which is phase-shifted by a total of 270 el with respect to the supply voltage, the trigger stage 51, on the other hand, operates a pulse train with a frequency which is double with respect to the supply voltage, the pulses of which are also approximately in phase with the half-wave oscillations arising from the two-way rectifier 48 the AND gate 53 as a frequency divider, so that a sequence of pulses with a frequency corresponding to the supply voltage and with a duration of 0.5 to 1 ms appear at its output 55, which is connected via the conductor 41 to the second input of the synchronization stage 40, which impulses inevitably have a fixed phase relationship to the supply voltage.
The start and end of each of the L signals present at the output 56 of the synchronization stage 40 are thus brought into a fixed phase relationship with the supply voltage. An adjustable delay element 57 is connected downstream of the output 56 of the synchronization stage 40. The optimum switch-on time and the optimum switch-off time of the controlled rectifiers 20, 21 can be set with this delay element. This is important because the load circuit controlled by these rectifiers and essentially formed from the high-voltage transformer 16 is not a purely inductive load circuit (current lags the voltage by 90 ° el), and it is important to avoid switch-on oscillations, the rectifiers 20 and 21 switch on and off as close as possible to the zero crossing of the current in the load circuit.
However, the signal appearing at the output 58 of the delay element 57 is not used directly to control the rectifiers 20, 21, but is led via a conductor 59 to the input of a comparator 61. The other input 62 of the comparator 61 is coupled to the output of a sawtooth generator 63 controlled by the trigger stage 51, which in turn emits a sawtooth oscillation of twice the frequency than that of the supply voltage. The comparator 62 always outputs an L signal at its output 64 when the potential of the signal at the input 60 exceeds that of the sawtooth oscillation at the input 62.
This is normally the case, but you can, for example, by installing a potentiometer (indicated by dashed lines at 65), reduce the potential of the signal present on conductor 59 to such an extent that the sawtooth generator 63 additionally provides the possibility of phase control.
To avoid any effects of the load circuit on the control circuit, the signal present at the output 64 of the comparator 61 is first chopped, then fed to the control conductor 22 via a transformer and only then via a rectifier.
For this purpose, an oscillator 66 is provided which operates at a frequency many times higher than the supply voltage at RS, for example at 30 kHz. This oscillator 66 is followed by two pulse shapers 67 and 68, one (67) of which converts the positive half-waves and the other (68) the negative half-waves of the oscillations supplied by the oscillator 66 into an L pulse.
The pulse shaper 67 is coupled to the first input of an AND gate 671 and the pulse shaper 68 to the first input of a further AND gate 68 ', the second input of both AND gates 67' and 68 'being connected to the output 64 of the comparator 61 are.
At the outputs of the AND gates 67 'and 68', therefore, as long as a signal is present at the output 64 of the comparator 61, pulse trains with the frequency of the oscillator 66 are produced, which pulse trains are, however, in mutual opposition.
The outputs of the AND gates 67 'and 68' are followed by an amplifier stage 69 and 70, the outputs of which are each led to the ends of the primary winding of a transformer 71, which is grounded in the center. The secondary winding of the transformer 71 is connected to a rectifier 72, which in turn feeds the control conductor 22.
It follows from this that a signal is present at the control conductor for firing the rectifiers 20, 21, the duration of which corresponds firstly to the duration of the falling edge of the signal from the controlled triangular oscillator 34 and secondly to the electrical values in terms of their phase position with respect to the supply voltage of the load circuit is optimally adapted by the synchronization stage 40 and the subsequent delay element 57, and the third (in the case of the phase control) is in turn divided into pulses which last during well-defined times of each half-wave of the supply voltage, or a potential corresponding to the corresponding phase control having.
The current flowing on the primary side of the high-voltage transformer 16 is a measure of the current flowing on the secondary side. The current signal taken from the current transformer 19 can therefore be routed via a conductor 73 to a tX monitoring and display unit 47, which is shown only as a block and with which, for example, the minimum and the maximum permissible current are monitored and, when the limits are exceeded, the generator is switched off by giving an alarm display can. The duration of the switch-off times can also be monitored by connecting the output 58 of the delay element 57 to the unit 74 via the conductor 75.
Lines A to D in FIG. 2 show characteristic voltage profiles for specific points in the circuit shown in FIG. 1. Line A shows the signal appearing at the output 32 of the integrator 31 as a function of time, which, as described. corresponds to the integrated differential signal of the comparator stage 27 over time.
In contrast, line B shows the signal appearing at the output 37 of the sawtooth oscillator 34. It can be seen that the greater the instantaneous value of the line A voltage, the greater the increase in the rising edges of this signal. The slope of the rising edge becomes practically infinite when the voltage from the integrator 31 has reached a maximum, which maximum can be determined by a limiter, not shown. Line C shows, pointing upwards, the pulses emitted by the trigger stage 38, each of which corresponds to a falling edge of the signal from the sawtooth oscillator 34. It can be seen that the pauses between the individual pulse trains ultimately change in accordance with the potential of the signal from the integrator 31.
If the slope of the rising edge of the signal on line B becomes infinitely large, the pause between the pulses of the signal on line C becomes infinitely small. In line C facing downwards, the synchronization pulses led to the input 41 of the synchronization stage 40 are shown, which, as described, are in a fixed phase position with respect to the supply voltage. Line D, on the other hand, shows the signals corresponding to the trigger stage, which in principle arise at the output 56 of the synchronization stage 40, and thus have a precisely defined phase relationship with the supply voltage at their beginning and end.
In summary, it can be said that in the generator shown, the high-voltage transformer 16 is fed with oscillation packets of the supply voltage, which oscillation packets begin and end at a well-defined point in time, the pause between the successive oscillation packets being changeable.