JPH0666663B2 - パルス高電圧発生装置 - Google Patents

パルス高電圧発生装置

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JPH0666663B2
JPH0666663B2 JP61016741A JP1674186A JPH0666663B2 JP H0666663 B2 JPH0666663 B2 JP H0666663B2 JP 61016741 A JP61016741 A JP 61016741A JP 1674186 A JP1674186 A JP 1674186A JP H0666663 B2 JPH0666663 B2 JP H0666663B2
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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
    • B03C3/68Control systems therefor
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
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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、高圧試験設備に用いられるパルス高電圧発生
装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、立上り時間が数マイクロセカンド以下のパルス高
電圧の発生には第6図に示す回路の様な、JEC他各種文
献で公知の衝撃高電圧発生装置が用いられている。第6
図において、11は直流高電圧発生装置である。この直流
高電圧発生装置11の出力HVを限流抵抗12を介してコンデ
ンサ13に供給されており、コンデンサ13の電圧VCが所定
の値に達したとき、火花ギャップ42に火花放電が発生す
る。この結果、出力端子T1,T2間に発生する衝撃電圧が
負荷15に印加される。
ところで、限流抵抗12は火花ギャップ14が導通したとき
に直流高電圧発生装置11から突入電流が負荷15側へ流れ
るのを防ぐために設けられているもので、この抵抗値が
大きすぎるとコンデンサ13の充電時間が長くなりすぎる
ため数10KΩ程度の水溶液抵抗,ホーロ抵抗またはソリ
ッド抵抗が使用される。
また、火花ギャップ14には第6図に示す様な自爆型と呼
ばれるものや、3点トリガーギャップ、レーザートリガ
ーギャップなど始動トリガー付のものなどが用いられ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の装置では、直流高電圧発生装置11から負
荷15への突入電流を防止するために限流抵抗を用いてい
るので、コンデンサ充電時定数が大きくなり、しかも限
流抵抗12で大きな電力損失を生じるため、パルス高電圧
発生頻度を多くすることができず、装置の電力効率が非
常に悪かった。
また、火花ギャップ14については、自爆型を用いた場
合、パルス高電圧発生頻度が上記限流抵抗12により、ほ
ぼ固定されてしまい、また前記トリガーギャップを用い
ても、限流抵抗によりパルス高電圧発生頻度が制限され
たり、トリガー発生回路が必要になるなど装置が複雑か
つ高価になるという欠点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
交流電圧発生源と、この交流電圧発生源から出力される
交流電圧を昇圧する昇圧用変圧器と、上記交流電圧発生
源と上記昇圧用変圧器の低圧側との間に接続されるサイ
リスタあるいはトランジスタで構成される低圧側電力調
節器と、上記昇圧用変圧器の高圧側に全波整流器を介し
て接続され直流高電圧が充電されるコンデンサと、この
コンデンサに充電された電荷を負荷側に放電させる機械
式回転火花スイッチと、上記低圧側電力調節器により上
記交流電圧発生源から上記昇圧用変圧器へ流れる電流が
阻止されている時間にコンデンサの充電電荷が負荷側に
放電されるように上記回転火花スイッチの回転を制御す
る制御手段とを具備したことを特徴とするパルス高電圧
発生装置である。
〔作用〕
火花ギャップに高圧充電電源と同一の交流電源により駆
動される同期モータを用いた機械式回転火花ギャップを
採用し、高圧充電電源が交流電圧の周波数により、コン
デンサを充電し充電後、次の充電開始タイミングまでの
高圧充電電源低圧側電力調節器のサイリスタあるいはト
ランジスタによる電流阻止期間中に前記機械式回転火花
ギャップが導通される様に設定することにより、コンデ
ンサの充電→火花ギャップの導通が火花ギャップ導通時
の電源から負荷への突入電流が生じることなく完全に交
流電源の周波数に同期して繰返される様になる。このこ
とにより、限流抵抗は不要で取り除くことができ、前記
電力調節器のサイリスタあるいは、トランジスタを交流
電源の周波数と同期してON−OFFの通電制御をすればコ
ンデンサの充電頻度、すなわちパルス高電圧発生頻度を
容易に変化させることができる。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の一実施例に係るパルス高電
圧発生装置について説明する。第1図において、21は交
流電源である。この交流電源21はサイリスタあるいはト
ランジスタで構成される低圧側電力調節器22(ここでは
サイリスタ)を介して高圧変圧器23の一次側(低圧側)
に供給される。この高圧変圧器23の二次側(高圧側)は
全波整流器24に接続される。この全波整流器24の出力
は、直流リアクトル25を介して直流電圧が充電されるパ
ルスコンデンサ26に供給される。このパルスコンデンサ
26の一端は火花ギャップ27を介して端子T1に接続され
る。この火花ギャップ27は、入力電極28,出力電極29,共
通な軸に90゜ずつの角度で4つの電極を装着した回転電
極30とこの回転電極30を交流電源の周波数で決まる同期
速度で回転させる同期モータ31で構成される。そして、
上記端子T1とアース側端子T2間に負荷32が接続される。
ところで、高圧変圧器23の一次側には一次側電流を検出
するための電流検出器33が設けられており、この電流検
出器33により検出された検出値はコントローラ34に供給
される。また、上記パルスコンデンサ26の両端の電圧VC
は電圧検出器35により検出され、その検出された電圧VC
は上記コントローラ34に供給される。さらに、上記端子
T1とT2間の電圧VLは電圧検出器36により検出され、その
電圧VLは上記コントローラ34に供給される。このコント
ローラ34は上記検出器33,35,36から出力される信号及び
手動あるいは任意の外部指令37により入力されるパルス
高電圧発生頻度に基づいて上記低圧側電力調整器22にサ
イスタの調節信号(点弧角制御信号)CNTを出力する。
ところで、上記機械式回転火花ギャップ27は、入力電極
28と出力電極29を結ぶ軸線と回転電極30の電極4個のう
ち対向する2極を結ぶ軸線とがほぼ一致し、入力電極28
と出力電極29と回転電極30が最接近したときにパルスコ
ンデンサ26がギャップ間に火花が発生する充分な電圧に
充電されているとこのタイミングでギャップが火花放電
により導通される、すなわちスイッチされる。
本実施例では同期モータ31として4極モータを使用し、
(例えば周波数=50/60HZであれば1500rpm/1800rpm
回転速度となる。)つまり、交流電源21の2周期でモー
タ出力軸及びロータは1回転する。すなわち、ロータが
1回転するうちに上記のギャップのスイッチタイミング
は4回あるので、交流電源半周期に1回火花ギャップが
完全に交流電源の周波数に同期してスイッチすることに
なる。
そこでパルスコンデンサ26が電源周波数の半周期で所要
の電圧VCまで充電されるのに充分な容量に選定すると、
前述の第2図TSで示す低圧側電力調節器22の電流阻止期
間を生じさせることができるので、前述の様に火花ギャ
ップ27のスイッチタイミングをこの電流阻止時間に調
整,設定すれば、交流電源の周波数に完全に同期し、し
かも全波整流器24から負荷32への突入電流が流れること
なく、安定したパルス高電圧の発生を繰返すことができ
る。なぜなら全波整流器24からの電流ICは第2図(B)に
示す様に火花ギャップ27のスイッチタイミング以前に0
となるので、スイッチ時に続流となって負荷側へ突入す
ることはないためである。また、第2図(C)はこのとき
のコンデンサ26の高圧側の電圧VCの波形を示している。
ここで前記電力調節器22において、交流電源の周波数に
同期して通電のON−OFFを行なうとコンデンサ26の充電
頻度、すなわちパルス高電圧発生頻度を変化させること
ができる。つまり、第2図の様に交流電源周波数の半
周期1/2毎にコンデンサ26の充電→火花ギャップの
スイッチ(すなわちパルス高電圧発生)を繰返し行なっ
た場合、パルス高電圧発生頻度は1秒間に2回となる
が、第3図の様に交流電源21の周波数に同期してT1で示
すON時間、T2で示すOFF時間を繰返すと、同頻度は、 となる。第3図ではパルス頻度は回/秒となる。高圧
変圧器23の偏励磁を避けるため、低圧側交流は正負対称
に流れるのが好ましいので、一般的にOFF時間T2は交流
電源の1周期の整数倍に設定されるが、(これにより低
圧側交流は正負対称に流れる。)高圧変圧器の容量に余
裕がある場合は特に問題は生じないので、本実施例では
特に制限していない。
以上のパルス高電圧発生頻度は、コンデンサ26と並列に
全波整流器24とアース線38との間に接続されるコンデン
サ電圧VC検出器35の出力電圧VCと、負荷32と並列に火花
ギャップ27の出力とアース線38との間に接続される負荷
電圧VL検出器36の出力電圧VLと、電流検出器33の検出信
号を入力し、それらの入力値に基づき、電力調節器22へ
調節信号CNTを出力しているコントローラ34に手動ある
いは任意の外部指令26によるパルス高電圧発生頻度指令
が入力され、その指令に基づき電力調節器のON−OFF制
御がコントローラ34の調節信号CNTにより実行される。
なお前述の直流リアクトル25は、火花ギャップ,コンデ
ンサ26に異常な短絡が発生した場合の充電源からの急峻
な電流の流出を抑制するために設けられたものである。
本実施例において、交流電源21として商用電源を用いた
場合、上述のパルス高電圧発生頻度はT1,T2の設定
により =50HZの場合 0<≦100回/秒 60HZ 〃 0<≦120回/秒 の範囲で容易に変化することができる。
また、交流電源21としてインバータなどの可変周波数交
流電源を用いた場合、その可変周波数によって 0<≦2回/秒 の範囲で変化することができ、を変化することによっ
て商用電源を用いた場合よりさらに高いパルス高電圧発
生頻度を得ることも可能である。
この場合において、同期モータ31は充電電源と同一の交
流電源に接続されているので、充電電源によるコンデン
サ26の充電と火花ギャップにおけるスイッチの一連の動
作の同期性は保たれているため、交流電源21の周波数が
変化しても安定したパルス高電圧の発生が繰返されるこ
とは言うまでもない。
次に、本発明の他の実施例について説明する。この実施
例においては第4図のように火花ギャップに2極タイプ
の回転電極40を用いたものである。
この場合、同期モータ41を前述と同様に4極同期モータ
とすると、電源周波数の1周期毎に火花ギャップはスイ
ッチするので得られるパルス高電圧発生頻度の最大
は回/秒(は電源周波数)となる。前述の電力調節
器22のON時間T1,OFF時間T2を設定することにより、この
場合では 0<≦ の範囲でパルス高電圧発生頻度を変化することができ
る。第5図はその一例である。
一方、同期モータ41を2極同期モータとすると(電源周
数=50HZ/60HZで回転速度は3000rpm/3600rpmとな
る。)回転速度は4極同期モータの倍となるので、火花
ギャップで2極タイプの回転電極40を用いた場合でも先
の第1図の実施例と全く同様の動作を行なうことができ
る。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、サイリスタによる
電流阻止時間に同期してスイッチ動作を行なう機械式回
転火花ギャップを用いたため、従来用いていた限定抵抗
を不要とすることができるので、電力損出をほとんど無
くすことができる。また、交流電源の周波数を変化させ
たり、サイリスタの通電オンオフ制御により非常に簡単
でしかも広範囲にパルス高電圧発生頻度を変化させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係わるパルス高電圧発生回
路を示す回路図、第2図及び第3図は動作を説明するた
めの波形図、第4図は本発明の他の実施例を示す回路
図、第5図は他の実施例の動作を説明するための波形
図、第6図は従来のパルス高電圧発生回路を示す回路図
である。 21……交流電源、22……低圧側電力調整器、23……高圧
変圧器、24……全波整流器、26……パルスコンデンサ、
27……火花ギャップ、30……回転電極、31……同期モー
タ、32……負荷、34……コントローラ。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】交流電圧発生源と、この交流電圧発生源か
    ら出力される交流電圧を昇圧する昇圧用変圧器と、上記
    交流電圧発生源と上記昇圧用変圧器の低圧側との間に接
    続されるサイリスタあるいはトランジスタで構成される
    低圧側電力調節器と、上記昇圧用変圧器の高圧側に全波
    整流器を介して接続され直流高電圧が充電されるコンデ
    ンサと、このコンデンサに充電された電荷を負荷側に放
    電させる機械式回転火花スイッチと、上記低圧側電力調
    節器により上記交流電圧発生源から上記昇圧用変圧器へ
    流れる電流が阻止されている時間にコンデンサの充電電
    荷が負荷側に放電されるように上記回転火花スイッチの
    回転を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする
    パルス高電圧発生装置。
  2. 【請求項2】上記機械式回転火花スイッチは回転電極を
    共通の回転軸に90度毎に装着されており、その回転電極
    は上記交流電圧発生源の半周期で90度回転する回転速度
    を有する同期モータで駆動されていることを特徴とする
    上記特許請求の範囲第1項記載のパルス高電圧発生装
    置。
JP61016741A 1986-01-30 1986-01-30 パルス高電圧発生装置 Expired - Lifetime JPH0666663B2 (ja)

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