DE3027112C2

DE3027112C2 -

Info

Publication number: DE3027112C2
Application number: DE19803027112
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 8520 Erlangen De Doenig; Walter Dipl.-Ing. 8521 Uttenreuth De Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-07-17
Filing date: 1980-07-17
Publication date: 1988-02-18
Also published as: DE3027112A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgung für einen Ozonisator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Eine solche Spannungsversorgung ist beispielsweise aus der DE-OS 26 17 104 bekannt. Hierbei wird die gleichgerichtete Netzwechselspannung in Pulse mit steilem Anstieg und unter schiedlicher Polarität umgeformt und die so gebildete Puls folge, bei der die Pulsfolgedauer wesentlich größer als die Pulsdauer ist, gelangt dann über einen Hochspannungstransfor mator an den Ozonisator. Der steile Anstieg der Pulse trägt dabei zur Verbesserung der Ozonausbeute bei (vgl. z. B. auch DE-OS 26 58 913). Bei der bekannten Anordnung gemäß der DE-OS 26 17 104 ist jedoch nachteilig, daß auch nach dem Er reichen des Amplitudenmaximums noch Energie nachgeschoben wird, die relativ wenig Beitrag zur Ozonerzeugung liefert.

Zur Spannungsversorgung eines Ozonisators ist es bereits bekannt, die Netzwechselspannung mittels steuerbarer Halbleiterelemente gleichzurichten und anschließend durch einen Wechselrichter in eine Pulswechselspannung höherer Frequenz umzuformen. Diese Pulswechselspannung mit rechteckförmigem Strom wird über einen Hochspannungs transformator dem Ozonisator zugeführt (vgl. DE-OS 22 12 484). Bei dieser bekannten Anordnung wird durch eine besondere elektrische Anpassungsschaltung in Form eines zwischen Wechselrichter und Ozonisator geschalte ten elektrischen Vierpols dafür gesorgt, daß am Ozonisa tor Strom- und Spannungsoberwellen entstehen, welche die Ozonerzeugung durch Verringerung der Dauer der Glimment ladung im Ozonerzeuger verbessern sollen.

Bei einer etwas abgewandelten Anordnung dieser Art (vgl. DE-OS 22 40 986) wird zum Zerhacken der gleichgerichte ten Netzwechselspannung ein Thyristor benutzt, der von einer regelbaren Zündimpulsquelle angesteuert wird. Die Löschung dieses Thyristors wird laut Angabe selbsttätig durch den Ozonisator in Verbindung mit dem Transformator bewirkt. Nach der hier vertretenen Ansicht ist die Ozon erzeugung im wesentlichen von der Spitzenspannung und der Frequenz der Wechselspannung abhängig, wogegen die Wellenform der Spannung nur von untergeordneter Bedeu tung sein soll.

Ferner ist bereits eine Spannungsversorgung bekannt (vgl. z. B. DE-AS 19 01 210), bei der Hochspannungstransformator und Ozonisator einen Parallelschwingkreis bilden, dessen Resonanzfrequenz wesentlich höher als die Frequenz der primäreitig am Transformator liegenden Impulse ist. Der Parallelschwingkreis wird also durch jeden Primärimpuls angestoßen und schwingt dann bis zum nächsten Primärim puls weitgehend aus. Die Verwendung des Resonanzkreises verringert zwar den Blindleistungsbedarf, kann aber in folge der unvermeidlichen Verluste im Ozonisator schon sehr schnell dazu führen, daß die sekundärseitige Schwingspannung unter den zur Koronabildung erforderli chen Wert absinkt und die dann noch im elektrischen Pa rallelkreis befindliche Energie aufgezehrt wird, ohne daß mehrlich noch Ozon erzeugt wird.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Spannungsversorgung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Verhältnis von Ozonausbeute zur aufgewandten elektrischen Leistung auf einfache Weise verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs beispieles sei die Erfindung näher beschrieben; es zeigt

Fig. 1 den Spannungsverlauf an einem Ozonisator gemäß dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung, wobei die se Spannungen mit einem Wechselrichter erzeugt sind,

Fig. 2 eine mit einer Zerhackerschaltung erreichbare Folge von kurzzeitigen Impulsen,

Fig. 3 die Wechselrichterschaltung, mit der ein Span nungsverlauf nach Fig. 1 erreicht werden kann und

Fig. 4 die Zerhackerschaltung zur Bildung der Spannung gemäß Fig. 2.

In Fig. 1 ist mit U ₁ die trapezförmige Spannung bezeich net, die z. B. gemäß dem Stand der Technik nach der DE-OS 22 12 484 an den Ozonisator angelegt wird. Die Perioden dauer dieser Pulsfolge sei mit T _P bezeichnet. Diese Pe riodendauer beträgt bei seiner Frequenz der Pulswechsel spannung von z. B. 400 Hz 2,5 ms. Die Anstiegszeit bis zum Spannungsmaximum von z. B. 12 kV möge z. B. 0,4 ms be tragen. Wie ersichtlich, wird dann die Spannung nach Er reichen des Maximums über ca. die Dauer einer Viertel periode konstant gehalten und dann anschließend wieder auf Null verringert, worauf sich dann eine Halbperiode mit der Pulsbreite T _P _/2 entgegengesetzter Polarität an schließt. Insgesamt gesehen, handelt es sich bei dieser bekannten trapezförmigen Spannung in etwa um eine Art Sinusspannung.

Die neue Erkenntnis besteht nun darin, daß das Aufrecht erhalten einer Spannung nach dem Erreichen des Maximums für die Erzeugung von Ozon sinnlos ist, da die Ozoner zeugung im wesentlichen auf den Anstieg der Spannung be schränkt ist. Erfindungsgemäß wird daher die Spannung U ₂ (gestrichelt gezeichnet) sofort nach dem Erreichen des Maximums wieder auf Null abgesenkt. Anschließend beginnt nach Ablauf einer Wartezeit T _W ein neuer Puls entgegen gesetzter Polarität. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, beträgt somit die Summenpulsbreite 2 T _B zweier aufeinan derfolgender Pulse der erfindungsgemäß verwendeten Pulswechselspannung nur etwa die Hälfte derjenigen Sum menpulsbreite T _P die nach dem Stand der Technik verwen det wird. Die gestrichelt gezeichneten Bereiche werden also - energetisch gesehen - eingespart und damit der Wirkungsgrad der Anordnung erhöht, und zwar ohne daß sich die Ozonausbeute merklich verringert.

Fig. 2 zeigt eine etwas andere Ausbildung der Pulswech selspannung U ₃ und zwar folgt hier jeweils nach einem Doppelimpulspaar entgegengesetzter Polarität mit der Ge samtimpulsbreite 2 T _B eine längere Wartezeit T _W, so daß sich insgesamt eine Periodendauer T _P ergibt, die wesent lich größer als die Summe 2 T _B der beiden Pulsbreiten ist.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 wird aus einem Dreiphasen netz RST über einen steuerbaren Gleichrichter 1 eine Gleichspannung erzeugt, die an einem Glättungs- und Spei cherkondensator 11 liegt. An die Klemmen des Gleichrich ters 1 ist ein Wechselrichter 2 angeschlossen, der aus den beiden gestrichelt umrandeten Phasenbausteinen 25 und 26 besteht. Jeder dieser Phasenbausteine hat zwei in Rei he geschaltete Thyristoren 21, 22 bzw. 23 und 24. An die Verbindungspunkte zwischen den Thyristoren ist die Pri märwicklung 31 eines Transformators 3 angeschlossen, des sen Sekundärwicklung 32 parallel die einzelnen Ozonisa toren 4 speist. Der Wechselrichter 2 arbeitet als Brüc kenwechselrichter d. h. es sind jeweils die Thyristoren 23 und 22 bzw. 21 und 24 geöffnet. Durch entsprechende Aussteuerung der Thyristoren läßt sich eine pulsförmige Wechselspannung erzielen, die z. B. der Spannung U ₂ in Fig. 1 entspricht. Durch Variation der Ansteuerwinkel kann dabei die Pulsbreite T _B in vorgegebenen Grenzen verändert werden. Ebenso ist durch entsprechende An steuerung des Gleichrichters 1 bzw. des Wechselrichters 2 die Höhe und die Frequenz der Pulswechselspannung ver änderbar.

Fig. 4 zeigt eine Zerhackerschaltung zum Erzeugen der in Fig. 2 dargestellten Spannung U ₃. Wie ersichtlich, ist hier der eine Ausgangspol des steuerbaren Gleich richters 1 über zwei Thyristoren 51 und 52 und Drosseln 55 und 56 mit den beiden Enden der Primärwicklung 61 des Transformators 6 verbunden. Der Mittelpunkt der Primär wicklung 61 ist mit dem anderen Pol des Gleichrichters 1 verbunden. Zu jedem Thyristor 51 bzw. 52 ist noch eine antiparallelgeschaltete Diode 53 bzw. 54 vorgesehen. Die einzelnen Ozonisatoren werden von der Sekundärwicklung 62 des Transformators 6 gespeist. Die Wirkungsweise der vor liegenden Schaltung ist die folgende:

Nach Zünden von z. B. Thyristor 51 wird der auf die Gleich richterausgangsspannung geladene Kondensator 11 über die Drossel 55 und den oberen Teil der Primärwicklung 61 um geladen und schwingt dann über die Diode 53 zurück. An schließend wiederholt sich der Vorgang in umgekehrter Richtung durch Zünden des Thyristors 52. Man erhält so mit Impulsspitzen in beiden Richtungen.

Die Schaltung läßt sich noch in der Weise vereinfachen, daß z. B. nur die eine Zerhackerhälfte, d. h. Thyristor 51 und Diode 53 verwendet wird. Es ist vorteilhaft, noch einen gesonderten Löschkreis vorzusehen, der bei einer Störung des Rückschwingvorganges den Thyristor 51 löscht.

Claims

Spannungsversorgung für einen Ozonisator, bei der die gleichgerichtete Netzwechselspannung in Pulse mit stei lem Anstieg und unterschiedlicher Polarität umformbar ist und die so gebildete Pulsfolge, bei der die Pulsfol gedauer wesentlich größer als die Pulsdauer ist, über einen Hochspannungstransformator an den Ozonisator gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Pulsfolge aus Doppelspulen erzeugbar ist und daß jeder Doppelimpuls aus zwei dicht folgenden Kurzzeit pulsen unterschiedlicher Polarität besteht, deren Pulsdauer wesentlich kleiner als die Pulsfolgedauer der Doppelpulse ist und deren Amplitude unmittelbar nach dem Erreichen des Maximums abgesenkt wird.