JP2561453B2 - 電気集塵機用パルス電源 - Google Patents

電気集塵機用パルス電源

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    • B03CMAGNETIC OR ELECTROSTATIC SEPARATION OF SOLID MATERIALS FROM SOLID MATERIALS OR FLUIDS; SEPARATION BY HIGH-VOLTAGE ELECTRIC FIELDS
    • B03C3/00Separating dispersed particles from gases or vapour, e.g. air, by electrostatic effect
    • B03C3/34Constructional details or accessories or operation thereof
    • B03C3/66Applications of electricity supply techniques
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Generation Of Surge Voltage And Current (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電気集塵機に使用されるパルス電源に関す
るものである。
従来技術 電気集塵機は、電源に負の直流電圧を印加するが、第
4図に示すように直流電圧VDCに、数マイクロ秒から数
百マイクロ秒幅のパルスVpを重畳した波形の電圧を印加
すると集塵性能が向上し、特にパルスの繰り返し周波数
を変えることにより平均電圧とは独立に平均電流を制御
でき、高抵抗ダストにおける逆電離の発生を防止できる
ことが知られている。
こうした目的で従来構成されたものとしては、コン
デンサに蓄積された電荷をスパークギヤツプを通じて集
塵機電極に供給するもの、コンデンサに蓄積された電
荷をサイリスタを通じて集塵機電極に供給し、かつコン
デンサより電極へ至る回路のインダクタンスと負荷の静
電容量によるLC振動を利用して電極へ供給された電荷を
再びコンデンサに回収するものがある。
しかし、のスパークギヤツプを用いる構成では非常
に短い時間巾のパルスを発生させうるが、パルス電圧印
加により集塵機電極に蓄積されるエネルギーを有効に回
収できないので、消費エネルギーが大きいという欠点が
あつた。
また、の構成では集塵機電極に蓄積されたエネルギ
ーが回収できるが、蓄積機で必要とされるパルス電圧は
数十KVの値であり、サイリスタの耐圧を考慮してパルス
トランスを使用し、パルストランス低圧側でサイリスタ
によるスイツチを行なうか、またはサイリスタを多数直
列に接続したサイリスタ・バルブを使用している。
こうしたの構成の高耐圧のスイツチング素子を使用
した最も基本的な回路を第1図に示した。この第1図に
示した従来例の回路では、スイツチング素子のアノー
ド,カソードは接地電位ではなくフローテイングのた
め、ゲート信号の与え方が複雑で回路の設計が難しかつ
た。
さらに、パルスVpに重畳させる直流電圧VDCはパルス
の休止期間中も集塵機CEPに残留するが、この電圧をコ
ントロールできず、残留電圧が所望の直流電圧より高け
れば任意の直流電圧をパルスに重畳させるのは複雑であ
つた。
また、サイリスタ・バルブのかわりにパルストランス
とサイリスタを組合せた場合では、大きな蓄積エネルギ
ーを移送するための高価なパルストランスのために全体
のコストが非常に高くなつていた。
発明の目的 そこで本発明の目的は、簡単な回路構成で集塵機に印
加される直流成分が任意にコントロールでき、エネルギ
ー消費が少なく、かつ短い巾のパルスを発生させうるこ
とのできるパルス電源を提供するものである。
また、蓄積エネルギー移送用の高価なパルストランス
を使わずに高圧回路のスイツチングを直接行い、スイツ
チング素子を接地してゲート回路の設計を容易にすると
ともに、コスト・パフオーマンスの高いパルス電源を提
供することを目的とする。
発明の構成 本発明の電気集塵機用パルス電源は、一端を接地した
双方向性スイッチング手段と、この双方向性スイッチン
グ手段の反接地端にインダクタンスを介して接続された
電気集塵機電極の容量性負荷と、前記インダクタンスと
前記電気集塵機電極との間に接続され、前記電気集塵機
電極の静電容量に比較して十分大きな静電容量を有する
コンデンサと、前記双方向性スイッチング手段の反接地
端から前記コンデンサへ至る経路の所定位置に接続さ
れ、かつ高出力インピーダンスを有する直流電圧発生回
路とを備え、前記直流電圧発生回路は前記電気集塵機電
極の容量性負荷へ印加される所望パルス極性とは逆極性
の直流電圧を出力するよう構成されたことを特徴とす
る。
実 施 例 以下、図示する本発明の実施例に基づいて説明する。
第5図に本発明のパルス電源実施例回路図を示した。こ
の回路においては、カソードKが接地されたサイリスタ
3とアノードAが接地されたダイオード15とで双方向性
スイツチング手段を構成している。このサイリスタ3の
ゲートGにはサイリスタ3をターン・オンさせるゲート
回路4が接続されている。
サイリスタ3のアノードAとダイオード15のカソード
Kの結合点からインダクタンス5を介して電気集塵機6
が接続されている。負荷である電気集塵機6はインダク
タンス5側に接続された放電極7と集塵電極8とで構成
され、静電容量CEPで代表される。
また、インダクタンス5と放電極7との間にはコンデ
ンサ9が挿入されている。このコンデンサ9は直流阻止
用であり、交流成分について考えればコンデンサ9は短
絡されているとみなさせる。
ただし、コンデンサ9の静電容量は集塵機電極の静電
容量CEPより十分大きいことが必要となる。
また、双方向性スイツチング手段から電気集塵機電極
の容量性負荷までの経路であるインダクタンス5とコン
デンサ9との接続部には、直流電源発生回路が接続され
ている。この直流電電源発生回路は、高電圧を発生する
変圧器1の二次側にシリコン整流器等で構成した整流ブ
リツジ2が接続されている。整流ブリツジ2の負出力端
は接地され、正出力端よりインピーダンス16を介して正
の直流電流がインダクタンス5とコンデンサ9との結合
点に供給される。
ここで、スイツチング素子3がターン・オンした時点
で整流ブリツジ2よりスイツチング素子3に流れ込む電
流を極力小さくするため変圧器1の巻線の自己インダク
タンスを高めて十分大きな出力インピーダンスを持つよ
う構成される。あるいは、変圧器1の一次巻線または二
次巻線に直列に限流リアクトルを接続しても同様な効果
を達成できる。また、整流ブリツジの正出力端のインピ
ーダンス16を適当な値に固定することでも同様の効果を
達成できる。
後に詳述するが、パルス出力と直流電圧を重畳するた
め、電気集塵機6の放電極7には変圧器12と整流ブリツ
ジ13からなる直流電源11の負出力がインピーダンス10を
介して接続されている。
このパルス電源回路の動作を以下説明する。
パルス発生の基本的な動作を理解するため、バイアス
電圧VDCの電源部を除いた第2図で考える。なお、コン
デンサ9の静電容量はCEPより十分大きいため、コンデ
ンサ9は省略できる。
整流ブリツジ2の出力電圧をEとし、また変圧器1の
出力インピーダンスは、パルス周波数が大きいため、十
分インダクタンス抵抗が大きくなるので、簡単のため無
限大とみなす。整流ブリツジ2およびスイツチング素子
3の導通時の抵抗は“0",非導通時の抵抗は無限大と
し、電気集塵機6に流れ込む方向の電流をi(t),電
気集塵機電圧をv(t)とする。また、AC電源は既に通
電されているものとする。
スイツチング素子3がオフの状態ではv(t)=E,i
(t)=0でありt=0においてスイツチング素子3を
ターン・オンさせると回路の方程式は で与えられる。ここにLはインダクタンス5の値であ
る。これをi(0)=0,v(0)=Eの条件のもとに解
くと (2)式はインダクタンス5の反負荷側が接地されてい
ることが条件であるが、以下に(3)式、(4)式で表
されるv(t),i(t)の動きを説明する。
t=0では、それ以前のサイリスタ3のオフでの定常
状態のままで、i(t)=0,v(t)=Eである。
t=0で、サイリスタ3をオンすると、電気集塵機6
に蓄えられている電荷は、インダクタンス5とサイリス
タ3を通って大地へ流れる。この電流i(t)は、電気
集塵機6の電圧v(t)が0になるまでは増大し、イン
ダクタンス5に蓄積される。v(t)=0に達した時点
で電流は最大となる。これはインダクタンス5に蓄積さ
れた磁気エネルギーが最大に達したことを意味し、この
後もこのエネルギーのため電流は流れ続けるが、エネル
ギーが無くなった時点で電流は0となる。ここまでの電
流は、第2図のi(t)とは逆向き、即ちi(t)<0
である。
i(t)=0となった時点では、v(t)は−Eに達
しており、この時点ではv(t)<0のため、大地より
ダイオード15、インダクタンス5を通って、電気集塵機
6へ電流i(t)が流れ始める。この電流は電気集塵機
6の電圧v(t)が0になるまでは増大し、インダクタ
ンス5に磁気エネルギーが蓄積される。v(t)=0に
達した後もこのエネルギーにより電流は流れ続けるが、
エネルギーが無くなった時点で、電流は0となる。ここ
までの電流は第2図のi(t)の向き、即ちi(t)>
0である。
i(t)=0となったこの時点では、電気集塵機6の
電圧v(t)は略Eに達する。ただし、回路のロスのた
め、実際にはEより少し低い値になる。
この後、サイリスタ3をオンしなければ、i(t)は
サイリスタ3を流れず、またダイオード15は逆方向であ
るから、電気集塵機6からインダクタンス5を通って大
地へ電流が流れ出すことはできず、v(t)の値は保持
される。
以上のi(t)、v(t)の動きは、第3図に示した
出力波形の通りである。このv(t)波形から直流成分
を除去し、別の直流電圧−VDCを重畳する回路が第5図
である。
この第5図の回路では、初期状態として、コンデンサ
9の右側、即ち放電極7の側は、直流電源11により−V
DCの負電位となっており、他方、集塵電極8は接地して
いるため零電位となっている。また、コンデンサ9の左
側では、整流ブリッジ2の出力電圧である+Eの電位と
なっている。
なお、インピーダンス10、16は第1図、第2図と同
様、十分大きなインピーダンスである。また、コンデン
サ9の静電容量は、CEPの静電容量より十分大きいもの
とする。
この初期状態において、サイリスタ3をターン・オン
すると、コンデンサ9の左側はインダクタンス5を経て
接地状態となるため、第3図の回路と同様、インダクタ
ンス5と、コンデンサ9及びCEPによるLC振動が発生す
る。これによりコンデンサ9の左側電位は第3図V
(t)と同様に変化する。この変化幅は、コンデンサ9
の静電容量がCEPより十分大きいため、大部分がCEPの
電圧の変化幅となり、結局V(t)のパルス成分がほぼ
放電極7のパルス成分となる。
但し、上記の初期状態にあるため、このLC振動におけ
る電圧波形は結局、直流電圧−VDCが第3図のV(t)
のパルス成分に重畳した波形となる。その結果、第5図
の回路の電圧波形は、第4図に示すような波形となる。
この場合、直流電圧−VDCを集塵機6のコロナ開始電
圧程度としておけば、強力なコロナ放電を放電極7から
集塵電極8へパルス状に生じさせることができることと
なる。
ここで、サイリスタ3をサイラトロンに代えることも
可能であり、サイリスタ3とダイオード15とをトライア
ツク等に置き換えることも可能である。
第6図に、本発明の電気集塵機用パルス電源の他の実
施例を示した。この実施例では直流電源発生回路出力が
スイツチング手段とインダクタンス5との結合部に接続
されるよう構成されたものであり、回路設計条件等によ
り第5図又は第6図の実施例とすることができる。
効果 本発明による電気集塵機用パルス電源実施例は以上の
通りであり、次に述べる効果を挙げることができる。
従来のパルス電源回路に必要であつた電荷蓄積用コン
デンサが必要なく、また蓄積エネルギー移送のための高
価なパルス・トランスを用いずに回路が簡素化できる。
スイツチング素子はカソードが接地されているためゲ
ート回路が簡素化でき、また集塵機に印加される直流成
分を任意にコントロールすることができる。
さらにスイツチング素子の一端を接地する構成として
いるため、サイラトロンのような高速のスイツチング素
子を採用することもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す回路図、第2図は本発明のパルス
発生動作の基本回路、第3図は第2図の電気集塵機電
圧、および電流を示す出力図、第4図はパルス電圧と直
流電圧の重畳波形図、第5図は本発明の実施例を示す回
路図、第6図は本発明の他の実施例を示す回路図であ
る。 1……変圧器、2……整流ブリツジ、3……スイツチン
グ素子、4……ゲート回路、5……インダクタンス、6
……電気集塵機、7……放電極、8……集塵電極、9…
…コンデンサ、10……インピーダンス、11……直流電
源、12……変圧器、13……整流ブリツジ、14……電荷蓄
積用コンデンサ、15……ダイオード。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一端を接地した双方向性スイッチング手段
    と、 この双方向性スイッチング手段の反接地端にインダクタ
    ンスを介して接続された電気集塵機電極の容量性負荷
    と、 前記インダクタンスと前記電気集塵機電極との間に接続
    され、前記電気集塵機電極の静電容量に比較して十分大
    きな静電容量を有するコンデンサと、 前記双方向性スイッチング手段の反接地端から前記コン
    デンサへ至る経路の所定位置に接続され、かつ高出力イ
    ンピーダンスを有する直流電圧発生回路とを備え、 前記直流電圧発生回路は前記電気集塵機電極の容量性負
    荷へ印加される所望パルス極性とは逆極性の直流電圧を
    出力するよう構成されたことを特徴とする電気集塵機用
    パルス電源。
JP8979083A 1983-02-07 1983-05-20 電気集塵機用パルス電源 Expired - Lifetime JP2561453B2 (ja)

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