DE2719633A1 - Ozone generator AC voltage source - uses current loop of HV transformer to control inverter thyristors - Google Patents
Ozone generator AC voltage source - uses current loop of HV transformer to control inverter thyristorsInfo
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Abstract
Description
Wechselspannungsquelle für einen OzonerzeugerAC voltage source for an ozone generator
Die Erfindung betrifft eine Wechselspannungsquelle für einen Ozonerzeuger, mit einem an eine Gleichstromquelle angeschlossenen Wechselrichter, der die Primärwicklung eines Hochspannungstransformators sowie mehrere Thyristoren enthält, wobei der Ozonerzeuger an die Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators angeschlossen ist und mit dieser einen Schwingkreis bildet. Üblicherweise besteht ein Ozoneur aus Elektroden, zwischen denen sich ein Dielektrikum und ein Luftspalt befindet.The invention relates to an AC voltage source for an ozone generator, with an inverter connected to a direct current source, which forms the primary winding contains a high-voltage transformer and several thyristors, the ozone generator is connected to the secondary winding of the high voltage transformer and with this forms an oscillating circuit. Usually an ozoneur consists of electrodes, between which there is a dielectric and an air gap.
Bei Ozonerzeugern wird eine hohe Wechselspannung an die Elektroden einer Entladungsstrecke gelegt, in der sich ein sauerstoffhaltiges Gemisch, z.B. Luft, befindet. Der Sauerstoff wird durch die Entladung ionisiert. Die Entladungsstrecke ist elektrisch als eine Kombination aus Kondensator und Arbeitswiderstand zu betrachten, während der Hochspannungstransformator eine Induktivität bildet.With ozone generators, a high alternating voltage is applied to the electrodes placed in a discharge path in which an oxygen-containing mixture, e.g. Air. The oxygen is ionized by the discharge. The discharge path is to be considered electrically as a combination of capacitor and working resistance, while the high voltage transformer forms an inductance.
Die Ozonerzeugung ist der Stromstärke proportional.The production of ozone is proportional to the strength of the current.
Da die industriell verwendeten Ozoneure als Reihenschaltung eines Dielektrikums, z. B. Glas, und eines Entladungsspaltes zu betrachten sind, ist die Stromstärke von der anliegenden Spannung und der Frequenz abhängig. Elektrisch bildet das Dielektrikum einen Kondensator und der Entladungsspalt den Arbeitswiderstand. Da die Spannung durch die Durchschlagsfestigkeit des Dielektrikums begrenzt ist, ist eine Steigerung des Ozon erzeugenden Stromes infolge des Kondensators durch eine Frequenzerhöhung möglich. Bei steigenden Frequenzen erhöhen sich aber die Verluste durch zusätzliche Erwärmung und hohe Feldstärken beim Polaritätswechsel des speisenden Wechselstromes.Since the industrially used ozoneurs as a series connection of a Dielectric, e.g. B. glass, and a discharge gap are to be considered is the Amperage depends on the applied voltage and frequency. Electrically educates the dielectric is a capacitor and the discharge gap is the load resistance. Since the voltage is limited by the dielectric strength of the dielectric, is an increase in the ozone generating current due to the condenser an increase in frequency is possible. With increasing frequencies, however, the losses increase due to additional heating and high field strengths when changing polarity of the feeding Alternating current.
Wird eine feste Frequenz dem System durch handelsübliche Umformer aufgedrückt, so wird die Ozonerzeugung stark durch Fertigungstoleranzen beeinflußt, die sich durch Erwärmung des Systems ausdrücken, mit Ozonzerfall, der wieder mit erhöhtem Energieaufwand ausgeglichen werden muß. Bei Verwendung mechanischer Umformer, die oberwellenfreie Ströme liefern, ergeben sich zusätzlich mechanische Verluste und Wicklungseisenverluste bzw. ein ungünstiger Blindstromverbrauch. Zwar können die mechanischen Wechselrichter durch Halbleiter-Umrichter ersetzt werden, die mit Thyristoren bestückt sind, jedoch liefern die bekannten Halbleiter-Wechselrichter oberwellenreiche Ströme, die ebenfalls Wärmeverluste verursachen. Diese Verluste sind jedoch erheblich geringer als diejenigen der mechanischen Umformer.A fixed frequency is added to the system using standard converters pressed on, the ozone generation is strongly influenced by manufacturing tolerances, which express themselves by heating the system, with ozone decay, which again with increased energy expenditure must be compensated for. When using mechanical converters, supply currents free of harmonics, there are additional mechanical losses and winding iron losses or an unfavorable reactive power consumption. Although you can the mechanical inverters will be replaced by semiconductor inverters with Thyristors are equipped, however, deliver the well-known semiconductor inverters Currents rich in harmonics, which also cause heat losses. These losses however, they are considerably lower than those of the mechanical converters.
Ferner sind lastgeführte Umrichter als Reihen- oder Parallelschaltung bekannt, die keine besonderen Löscheinrichtungen für den Stromfluß benötigen, da der den Löschstrom liefernde Kondensator lastseitig - d.h. auf der Wechselstromseite - angeschlossen ist (s. z.B. Mittelpunktschaltung nach Alexanderson" in "Thyristoren; Eigenschaften und Anwendungen" von Dr. Ing. K. Heumann und Ing. A.C.Furthermore, load-controlled converters are available as series or parallel connections known that do not require any special extinguishing devices for the current flow, since the capacitor supplying the extinguishing current on the load side - i.e. on the alternating current side - is connected (see e.g. Alexanderson midpoint circuit "in" Thyristors; Properties and Applications "by Dr. Ing. K. Heumann and Ing. A.C.
Stampe, Seiten 176 bis 179). Der den Löschstrom liefernde Kondensator ist in diesem Falle der Ozoneur selbst.Stampe, pages 176 to 179). The capacitor that supplies the extinguishing current in this case is the ozoneur itself.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Ozonerzeugung wirtschaftlicher zu gestalten durch eine Wechselspannungsquelle der eingangs genannten Art, die einen kontinuierlichen, d.h.The object of the invention is to make ozone generation more economical shape by an AC voltage source of the type mentioned, the one continuous, i.e.
nicht unterbrochenen, Wechselstrom erzeugt, der eine hohe Ozonausbeute bei geringem Wirkstromverbrauch sicherstellt.uninterrupted, alternating current is generated, which has a high ozone yield with low active power consumption.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in einen Stromkreis des Hochspannungstransformators Stromsensoren geschaltet sind, die die Thyristoren in Abhängigkeit von dem Schwingkreisstrom steuern.To solve this problem, the invention provides that in a Circuit of the high-voltage transformer are connected to the current sensors, which the Control thyristors as a function of the resonant circuit current.
Nach der Erfindung erfolgt die Steuerung der Thyristoren des Wechselrichters in Abhängigkeit von dem jeweiligen Schwingkreisstrom. Dies bedeutet, daß die bisher übliche externe Zwangssteuerung der Thyristoren aufgehoben wird.According to the invention, the thyristors of the inverter are controlled depending on the respective resonant circuit current. This means that so far usual external forced control of the thyristors is canceled.
Dem Ozoneur wird keine feste Wechselstromiequenz vorgegeben, um einen vom Stromversorgungsnetz unabhängigen Strom-und Spannungsverlauf zu ermöglichen. Die Frequenz des Ozoneurstromes wird durch den Ozoneur und durch die Induktivität des Wechselrichter-Hochspannungstransformators sowie durch die Größe des Arbeitswiderstandes des Entladungsspaltes bestimmt. Hierdurch wird sichergestellt, daß unterschiedliche Ozonleistungen durch Werkstoff und Fertigungstoleranzen kompensiert werden durch Anpassen der Wechselstromfrequenz auf die Eigenwerte des Schwingkreises.The Ozoneur is not given a fixed alternating current sequence to generate a to enable current and voltage curves that are independent of the power supply network. The frequency of the ozoneur current is determined by the ozoneur and by the inductance of the inverter high-voltage transformer and the size of the working resistance of the discharge gap is determined. This ensures that different Ozone performances are compensated by material and manufacturing tolerances by Adaptation of the alternating current frequency to the eigenvalues of the resonant circuit.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Primärwicklung des Hochspannungstransformators an beiden Enden über je einen Thyristor und eine hierzu antiparallele Diode mit einem Pol der Gleichstromquelle verbunden ist, und daß jeweils unmittelbar nach dem Nulldurchgang des Schwingkreisstromes derjenige Thyristor aufgesteuert wird, der in Durchlaßrichtung der betreffenden Halbwelle geschaltet ist, wodurch die Primärwicklung für diese Halbwelle kurzgeschlossen wird.In an advantageous development of the invention it is provided that the Primary winding of the high-voltage transformer at both ends via a thyristor each and a diode antiparallel to this connected to one pole of the direct current source is, and that in each case immediately after the zero crossing of the resonant circuit current that thyristor is turned on, which is in the forward direction of the relevant Half-wave is switched, whereby the primary winding short-circuited for this half-wave will.
Der Stromfluß durch den Ozoneur wird über den Hochspannungstransformator mit den beiden Thyristoren für beide Stromrichtungen und den zugehörigen antiparallelen Dioden durch entsprechende Steuerung von der natürlichen Kommutierung aufrechterhalten.The current flow through the Ozoneur is via the high voltage transformer with the two thyristors for both Current directions and the associated anti-parallel diodes through appropriate control of the natural commutation maintain.
Die Energiezufuhr von der Gleichstromquelle erfolgt vorzugsweise dadurch, daß in die Zuführleitung von der Gleichstromquelle zum Wechselrichter ein Thyristor geschaltet ist, der eine voreinstellbare Zeitspanne nach jedem Nulldurchgang des Schwingkreisstromes gezündet und bei dem nächstfolgenden Nulldurchgang gelöscht wird, und dadurch im Schwingkreis einen ungedämpften, im wesentlichen sinusförmigen Schwingkreisstrom aufrechterhält.The energy supply from the direct current source is preferably carried out by that in the supply line from the direct current source to the inverter a thyristor is switched, which is a presettable period of time after each zero crossing of the The oscillating circuit current is ignited and extinguished at the next zero crossing becomes, and thereby an undamped, essentially sinusoidal in the resonant circuit Maintains resonant circuit current.
Die Energiezufuhr wird nach Art einer Phasenanschnitts-bzw. Impulssteuerung mit den Eigenwerten des Ozoneurs synchronisiert und je nach Energiebedarf ein bestimmter Wirkstrom zur Aufrechterhaltung der gewünschten Schwingkreisstromstärke zugeschaltet. Durch diese Art der Steuerung wird ein nahezu vollständig sinusförmiger lückenfreier Stromfluß maximaler Stärke durch den Ozoneur aufrechterhalten, so daß eine fortlaufende Ozonbildung entsteht. Die Versorgungsgleichspannung wird während jeder Halbwelle des Ozoneurwechselstromes zugeschaltet, wobei der Zeitpunkt bzw. die Zeitdauer nach der Ionisierungsstärke im Entladungsspalt gewählt wird. Die Gleichstromenergie wird somit in Form von Strom- und Spannungsimpulsen einstellbarer Dauer zugeführt. Durch diese Betriebsweise des Ozoneurs werden die Blindleitwerte der Stromversorgungseinrichtung kompensiert und unabhängig vom Ionisierungsgrad im Entladungsspalt schwingt das System exakt mit seiner jeweiligen Resonanzfrequenz. Der Ozon erzeugende Strom hat seine maximale Amplitude und ist verzerrungs- frei und symmetrisch, während die Versorungsgleichspannung nur in kurzen Zeitabschnitten anliegt, um die Schwingkreisverluste auszugleichen und die Stromschwingung ungedämpft aufrechtzuerhalten. Es ist daher möglich, in dem technisch realisierbaren Bereich von ca. 50 bis 1.500 Hz Ozonerzeuger mit großer Ozonerzeugung pro Entladungsfläche zu betreiben, ohne großen technischen Aufwand für die Frequenzwandlung und ohne große Umformverluste. Die Ozonerzeugungsanlagen werden kleiner und ohne größeren Energieverbrauch und ohne weitere technische Einrichtungen in ihrer Leistung regelbar.The energy supply is in the manner of a phase control or. Impulse control synchronized with the eigenvalues of the ozoneur and depending on the energy requirement a certain one Active current switched on to maintain the desired resonant circuit current strength. This type of control makes an almost completely sinusoidal, gap-free Maintain maximum current flow through the Ozoneur so that a continuous Ozone formation occurs. The DC supply voltage is during each half cycle of the Ozoneur alternating current switched on, whereby the point in time or the duration according to the ionization strength in the discharge gap is selected. The direct current energy will thus supplied in the form of current and voltage pulses of adjustable duration. By This mode of operation of the ozoneur becomes the susceptibility values of the power supply device this oscillates in a compensated manner and regardless of the degree of ionization in the discharge gap System exactly with its respective resonance frequency. The ozone generating electricity has its maximum amplitude and is distortion free and symmetrical, while the DC supply voltage is only applied for short periods of time in order to Compensate for oscillating circuit losses and maintain the current oscillation undamped. It is therefore possible in the technically feasible range of approx. 50 to 1,500 Hz to operate ozone generator with large ozone generation per discharge area without great technical effort for the frequency conversion and without large forming losses. The ozone generation plants are becoming smaller and without greater energy consumption and their performance can be regulated without further technical equipment.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.In the following, a preferred one is made with reference to the drawings Embodiment of the invention explained in more detail.
Fig. 1 zeigt schematisch die Schaltung des Ozonerzeugers nach der Erfindung, Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des Steuergerätes in dem Ozonerzeuger nach Fig. 1, Fig. 3 zeigt den zeitlichen Verlauf des Schwingstromes, und Fig. 4 zeigt phasenkonform zu Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der der Primärwicklung des Hochspannungstransformators über den ersten Thyristor eingeprägten Gleichspannung.Fig. 1 shows schematically the circuit of the ozone generator according to Invention, Fig. 2 shows a block diagram of the control device in the ozone generator According to FIG. 1, FIG. 3 shows the course of the oscillating current over time, and FIG. 4 shows, in phase with FIG. 3, the course over time of the primary winding of the High-voltage transformer via the first thyristor impressed DC voltage.
Gemäß Fig. 1 sind die Entladungsstrecken 10 des Ozonerzeugers an die Sekundärwicklung des Hochspannungstransformators 12 angeschlossen. Die Entladungsstrecken bestehen beispielsweise aus Glasrohren, die innen mit einer Metallauflage beschichtet und koaxial mit Abstand in einem metallischen Außenrohr angeordnet sind. Die Metallschicht bildet die eine Elektrode und das metallische Außenrohr bildet die zweite Elektrode. Normalerweise sind zahlreiche solche Entladungsstrecken in einem Ozonerzeuger parallelgeschaltet.According to FIG. 1, the discharge paths 10 of the ozone generator are connected to the Secondary winding of the high voltage transformer 12 connected. The discharge routes consist, for example, of glass tubes that are coated on the inside with a metal layer and are arranged coaxially at a distance in a metallic outer tube. The metal layer forms one electrode and the metallic outer tube forms the second electrode. Numerous such discharge paths are normally connected in parallel in an ozone generator.
Die Primärwicklung des Hochspannungstransformators 12 ist in zwei Wicklungshälften 13, 14 aufgeteilt. Der Mittelabgriff ist mit 15 bezeichnet. An ihm erfolgt die Einspeisung des Gleichstromes in das schwingende System. Der positive Pol 16 der Gleichspannungsquelle ist über den ersten Transistor 17 mit dem Mittelabgriff 15 des Transformators 12 verbunden. Die Anfänge der beiden Spulenhälften 13 und 14 sind in der Zeichnung jeweils mit einem Punkt gekennzeichnet. Daraus ist ersichtlich, daß der Mittelabgriff 15 an dem Ende der Spulenhälfte 13 und an dem Anfang der Spulenhälfte 14 liegt. Der Anfang der Spulenhälfte 13 ist mit dem Anodenanschluß eines Thyristors 18 verbunden, dessen Kathodenanschluß am Minuspol 19 der Gleichstromquelle liegt. Dem Thyristor 18 ist eine Reihenschaltung aus einem Gleichrichter 20 und einem Stromdetektor 21 parallelgeschaltet. Der Gleichrichter 20 ist gegensinnig zu dem Thyristor 18 gepolt.The primary winding of the high voltage transformer 12 is in two Winding halves 13, 14 divided. The center tap is denoted by 15. At the direct current is fed into the oscillating system. The positive one Pole 16 of the DC voltage source is connected to the center tap via the first transistor 17 15 of the transformer 12 connected. The beginnings of the two coil halves 13 and 14 are each marked with a point in the drawing. It can be seen from this that the center tap 15 at the end of the coil half 13 and at the beginning of the coil half 14 lies. The beginning of the coil half 13 is connected to the anode connection of a thyristor 18 connected, the cathode connection of which is connected to the negative pole 19 of the direct current source. The thyristor 18 is a series circuit comprising a rectifier 20 and a current detector 21 connected in parallel. The rectifier 20 is in the opposite direction to the thyristor 18 polarized.
In gleicher Weise ist das Ende der Spulenhälfte 14 über einen Thyristor 22 ebenfalls mit dem Minuspol 19 verbunden, wobei der Anodenanschluß des Thyristors mit der Spule und der Kathodenanschluß mit dem Minuspol 19 verbunden ist. Parallel zum Thyristor 22 liegt die Reihenschaltung eines Gleichrichters 23 und eines Stromdetektors 24.In the same way, the end of the coil half 14 is via a thyristor 22 also connected to the negative pole 19, the anode connection of the thyristor with the Coil and the cathode connection are connected to the negative pole 19 is. The series circuit of a rectifier 23 is parallel to the thyristor 22 and a current detector 24.
Ein weiterer Stromdetektor 25 liegt im Hauptstrompfad des ersten Thyristors 17. Die Stromdetektoren sind im vorliegenden Falle Optokoppler, die ansprechen, sobald sie von einem Strom durchflossen werden. Sie enthalten eine von dem Hauptstrom gespeiste Lichtquelle, die bei fließendem Strom aufleuchtet und auf optischem ege eine Fotodiode oder dgl. erregt. Das Signal der Fotodiode bildet gegebenenfalls nach Verstärkung das Ausgangssignal des Stromdetektors.Another current detector 25 is located in the main current path of the first thyristor 17. In the present case, the current detectors are optocouplers that respond, as soon as a current flows through them. They contain one from the main stream powered light source that lights up when the current is flowing and on optical ege a photodiode or the like. energized. The signal of the photodiode forms if necessary after amplification the output signal of the current detector.
Die Ausgangssignale aller drei Stromdetektoren 21, 24 und 25 werden dem Steuergerät 26 zugeführt, das in Fig. 2 detaillierter dargestellt ist.The output signals of all three current detectors 21, 24 and 25 become fed to the control unit 26, which is shown in more detail in FIG.
Gemäß Fig. 2 ist ein bistabiler Multivibrator 30 vorgesehen, der im Takt der Schwingung des Schwingkreises 10, 12 schwingt und von dem angenommen sei, daß sein einer Eingang 31 im gegenwärtigen Zustand "1"-Signal führt.According to Fig. 2, a bistable multivibrator 30 is provided, which in The cycle of the oscillation of the oscillating circuit 10, 12 oscillates and it is assumed that that its one input 31 carries a "1" signal in the current state.
Die Umschaltung des bistabilen Multivibrators 30 wird nachfolgend noch erläutert.The switching of the bistable multivibrator 30 is carried out below still explained.
Es sei angenommen, daß das rechte Ende der Spulenhälfte 14 im augenblicklichen Schwingungszustand positiv ist, während der linke Anfang der Spulenhälfte 13 kurz nach dem Nulldurchgang negativ ist. In dem Stromdetektor 21 wird ein Stromimpuls verursacht, so daß am Ausgang des Stromdetektors ein "1"-Signal entsteht. Dieses gelangt zu dem UND-Tor 33, an dessen zweitem Eingang das "l-Signal der Ausgangsleitung 31 des Multivibrators 30 ansteht.It is assumed that the right end of the spool half 14 at the moment The oscillation state is positive, while the left beginning of the coil half 13 is short is negative after the zero crossing. In the current detector 21 is a current pulse caused, so that a "1" signal is produced at the output of the current detector. This gets to the AND gate 33, at whose second input the "1" signal the output line 31 of the multivibrator 30 is present.
Das UND-Tor 33 schaltet daher durch und steuert den Nadelimpulsgenerator 34 an. Dieser erzeugt einen kurzen Nadelimpuls, der über den Zündimpuls-übertrager 35 an den Steueranschluß des Thyristors 22 gelangt und diesen zündet.The AND gate 33 therefore switches through and controls the needle pulse generator 34 at. This generates a short needle pulse which is transmitted via the ignition pulse transmitter 35 reaches the control terminal of the thyristor 22 and ignites it.
Der Strom im Primärkreis fließt nun vom rechten Ende der Spulenhälfte 14 über den Thyristor 22, den Gleichrichter 20 und den Stromdetektor 21 zum Anfang der Spulenhälfte 13.The current in the primary circuit now flows from the right end of the coil half 14 via the thyristor 22, the rectifier 20 and the current detector 21 to the beginning the spool half 13.
Das "1"-Signal des Stromdetektors 21 wird außerdem dem einen Eingang eines weiteren UND-Tores 36 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Starteingang eines Sägezahngenerators 37 verbunden ist. Der zweite Eingang des UND-Tores 36 ist mit der Ausgangsleitung 31 des bistabilen Multivibrators 30 verbunden. Sobald das UND-Tor 33 durchschaltet, schaltet auch das UND-Tor 36 durch und startet den Sägezahngenerator 37. Dessen Spannung steigt linear mit der Zeit an. Sie wird mit einer Referenzspannung, die von einem Potentiometer 38 abgeleitet ist, verglichen. Bei Spannungsgleichheit fällt die Sägezahnspannung steil auf Null ab. Die Sägezahnspannung bleibt dann so lange auf Null, bis der nächstfolgende Startimpuls eintrifft.The "1" signal of the current detector 21 is also the one input another AND gate 36 supplied, the output of which with the start input of a Sawtooth generator 37 is connected. The second input of the AND gate 36 is with the output line 31 of the bistable multivibrator 30 is connected. As soon as the AND gate 33 switches through, also switches through the AND gate 36 and starts the sawtooth generator 37. Its voltage increases linearly with time. It is with a reference voltage, which is derived from a potentiometer 38, compared. If the voltage is equal the sawtooth voltage drops sharply to zero. The sawtooth voltage then remains that way to zero for a long time until the next start pulse arrives.
Die Sägezahnspannung wird dem Nadelimpulsgenerator 39 zugeführt, der auf die abfallenden Flanken anspricht und daraufhin kurze Nadelimpulse erzeugt. Diese Nadelimpulse werden über ein Verzögerungsglied 40 dem Umsteuereingang des bistabilen Multivibrators 30 zugeführt und bewirken dessen Umkippen in den jeweils anderen Zustand.The sawtooth voltage is fed to the needle pulse generator 39, the responds to the falling edges and then generates short needle pulses. These needle pulses are sent via a delay element 40 to the reversing input of the bistable multivibrator 30 supplied and cause it to tip over in the respective different state.
Die Nadelimpulse des Nadelimpulsgenerators 39 werden außerdem zwei UND-Toren 41, 42 zugeführt. Der zweite Eingang des UND-Tores 41 ist mit der Ausgangsleitung 32 des Multivibrators 30 verbunden und der zweite Eingang des UND-Tores 42 ist mit der Ausgangsleitung 31 verbunden. Bei dem hier betrachteten Schaltzustand, bei dem am Ausgang 31 "1"-Signal ansteht, ist das UND-Tor 42 vorbereitet. Dieses Tor schaltet daher beim Eintreffen des nächstfolgenden Nadelimpulses durch und zündet über den Zündimpulsübertrager 43 gleichzeitig die Thyristoren 17 und 22. Der Thyristor 22 ist zwar zu diesem Zeitpunkt bereits gezündet, so daß der zweite eintreffende Zündimpuls keine Wirkung ausübt, jedoch ist dieser zweite Zündimpuls für den Anlaufzustand wichtig.The needle pulses of the needle pulse generator 39 are aside from that two AND gates 41, 42 supplied. The second input of the AND gate 41 is with the Output line 32 of the multivibrator 30 connected and the second input of the AND gate 42 is connected to the output line 31. With the switching state considered here, If the output 31 has a "1" signal, the AND gate 42 is prepared. This Therefore, when the next needle pulse arrives, the gate switches through and ignites The thyristors 17 and 22 simultaneously via the ignition pulse transmitter 43. The thyristor 22 is already ignited at this point, so that the second arriving Ignition pulse has no effect, however, this second ignition pulse is for the start-up state important.
Nachdem der Nadelimpuls des Nadelimpulsgenerators 39 an die Zündanschlüsse der Thyristoren 17 und 22 gelangt ist, erreicht er infolge der Verzögerung durch das Verzögerungsglied 40 den bistabilen Multivibrator 30, dessen Ausgang 32 nunmehr auf l"-Signal umschaltet, so daß die UND-Tore 33 und 36 gesperrt und statt dessen die mit dem Ausgang 32 verbundenen UND-Tore 44 und 45 vorbereitet werden.After the needle pulse of the needle pulse generator 39 to the ignition connections the thyristors 17 and 22 is reached, it reached due to the delay through the delay element 40 the bistable multivibrator 30, the output 32 of which is now switches to 1 "signal, so that the AND gates 33 and 36 are blocked and instead the AND gates 44 and 45 connected to the output 32 are prepared.
Das UND-Tor 45 schaltet durch, sobald nach dem nächsten Nulldurchgang ein Strom an dem Stromdetektor 24 festgestellt wird. Der Ausgang des UND-Tores 45 ist mit dem Nadelimpulsgenerator 46 verbunden, der den Zündimpuls erzeugt und diesen über den Zündimpulsübertrager 47 der Zündelektrode des Thyristors 18 zuführt. Der Thyristor 22 ist bei dem Nulldurchgang erloschen.The AND gate 45 switches through as soon as after the next zero crossing a current is detected at the current detector 24. The output of the AND gate 45 is connected to the needle pulse generator 46, which generates the ignition pulse and this The ignition electrode of the thyristor 18 is supplied via the ignition pulse transmitter 47. Of the Thyristor 22 is extinguished at the zero crossing.
Gleichzeitig mit der Durchschaltung des UND-Tores 45 schaltet das UND-Tor 44 durch und gibt einen Startimpuls an den Sägezahngenerator 37 ab. Daraufhin wird von dem Nadelimpulsgenerator 39 der nächste Nadelimpuls erzeugt und dieser gelangt über das UND-Tor 41 und den Zündimpulsübertrager 48 an die Zündanschlüsse der Thyristoren 17 und 18. Da der Thyristor 18 schon durchgeschaltet ist, wird nur der Thyristor 17 gezündet. Die Thyristoren 17 und 18 erlöschen beim nächstfolgenden Nulldurchgang.Simultaneously with the connection of the AND gate 45 switches the AND gate 44 and emits a start pulse to the sawtooth generator 37. The needle pulse generator 39 then generates the next needle pulse and this reaches the ignition connections via the AND gate 41 and the ignition pulse transmitter 48 the thyristors 17 and 18. Since the thyristor 18 is already switched through, only the thyristor 17 ignited. The thyristors 17 and 18 go out with the next one Zero crossing.
Die Nulldurchgänge des Schwingstromes bewirken die Durchschaltung eines der UND-Tore 36 oder 44 und damit den Start des Anstiegs der Sägezahnspannung im Sägezahngenerator 37. Gleichzeitig wird einer der Thyristoren 18 bzw. 22 gezündet. Der Thyristor 17 wird dagegen mit einer Verzögerung gezündet, die von der Dauer der Sägezahnspannung des Sägezahngenerators 37 abhängt. Die Verzögerung wird also durch die Höhe der Referenzspannung des Widerstandes 38 bestimmt. Ist diese Referenzspannung hoch, so ist die Zündverzögerung des Thyristors 17 ebenfalls groß.The zero crossings of the oscillating current cause the through-connection one of the AND gates 36 or 44 and thus the start of the increase in the sawtooth voltage in the sawtooth generator 37. At the same time one of the thyristors 18 or 22 is ignited. The thyristor 17 is ignited, however, with a delay that depends on the duration the sawtooth voltage of the sawtooth generator 37 depends. So the delay will be determined by the level of the reference voltage of the resistor 38. Is this reference voltage high, the ignition delay of the thyristor 17 is also large.
In Fig. 3 ist der Verlauf des sinusförmigen Blindstromes 50, der in dem Primärkreis des Hochspannungstransformators 12 fließt, als Funktion der Zeit aufgetragen. Gleichzeitig ist der über den Thyristor 17 zufließende Wirkstrom 51 durch eine größere Strichstärke gekennzeichnet. Der Wirkstrom setzt erst eine gewisse Zeit nach dem jeweiligen Nulldurchgang ein, die durch die Einstellung des Widerstandes 38 bestimmt wird, und der Thyristor 17 wird bei dem nächsten Nulldurchgang, bei dem sein Betrieb in Sperrichtung beginnt, gesperrt.In Fig. 3 is the course of the sinusoidal reactive current 50, which in the primary circuit of the high voltage transformer 12 flows as a function of time applied. At the same time, the active current flowing in via the thyristor 17 is 51 marked by a larger line width. The active current first sets a certain level Time after the respective zero crossing, which is determined by the setting of the resistance 38 is determined, and the thyristor 17 is at the next zero crossing, at which begins its operation in the blocking direction, blocked.
Fig. 4 zeigt die über den Thyristor 17 zugeführte Spannung U als Funktion der Zeit. Dabei ist durch gestrichelte Linien angedeutet, welchen zeitlichen Verlauf die Spannung U bei unterschiedlichen Einstellungen des Widerstandes 38 nehmen kann.4 shows the voltage U supplied via the thyristor 17 as a function currently. Dashed lines indicate which course over time the voltage U can take at different settings of the resistor 38.
Bei der beschriebenen Schaltung pumpt der Thyristor 17 abwechselnd einen Strom von rechts nach links durch die Spulenhälfte 13 bzw. einen Strom von links nach rechts durch die Spulenhälfte 14. Die jeweilige Stromrichtung wird durch die beschriebene Steuerung der Thyristoren 18 und 22 bestimmt und die Dauer des Stroms ist durch die Einstellung der Referenzspannung an dem Widerstand 38 vorgegeben. Der zusätzlich über den Thyristor 17 zugeführte Gleichstrom bewirkt den Ausgleich der Verluste des Schwingkreises 10, 11 einschließlich der Ozonisierungsarbeit.In the circuit described, the thyristor 17 pumps alternately a current from right to left through the coil half 13 or a current of left to right through the coil half 14. The respective current direction is through the described control of the thyristors 18 and 22 determines and the duration of the Current is specified by setting the reference voltage at resistor 38. The direct current additionally supplied via the thyristor 17 effects the equalization the losses of the resonant circuit 10, 11 including the ozonization work.
Wichtig ist, daß der Schwingkreis mit seiner Eigenfrequenz, die etwa zwischen 50 und 1.500 Hz liegen kann, frei schwingt, und daß die Thyristoren 17, 18 und 22 von dieser Eigenschwingung gesteuert werden. Die Betriebsspannung an der Entladungsstrecke kann je nach Dimensionierung des Spaltes ca. 8 bis 22 kV betragen.It is important that the resonant circuit with its natural frequency, which is about between 50 and 1,500 Hz, oscillates freely, and that the thyristors 17, 18 and 22 are controlled by this natural oscillation. The operating voltage at the Discharge distance can be approx. 8 to 22 kV, depending on the dimensions of the gap.
Claims (3)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (1)
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| DE102012003331A1 (en) | 2012-02-16 | 2013-08-22 | Technische Universität Ilmenau | Device for generating constant sinusoidal high-frequency and high-voltage for use in medical X-ray tube, has electrical resonant circuit with inductive high voltage coupler, high and low voltage coils coaxially around ferrite core |
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