NO339951B1

NO339951B1 - Kraftforsyningsapparat for en kapasitiv last

Info

Publication number: NO339951B1
Application number: NO20092706A
Authority: NO
Inventors: Mikael Hansson
Original assignee: Primozone Production Ab
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2009-07-20
Publication date: 2017-02-20
Also published as: EP2102978B1; AU2011200787A1; EP2102978A2; KR20110003402A; US20130168230A1; ZA201001963B; CA2675498C; WO2008074767A2; IN2014MN02301A; RU2559792C2; ES2592285T3; CA2742161C; US20130169397A1; AU2011200786B2; US9126832B2; ES2852223T3; AU2007336260A1; DK3425646T3; CA2742161A1; SG159546A1

Description

OPPFINNELSENS OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelse vedrører kraftforsyningsapparater for å forsyne elektrisk kraft til en kapasitiv last. Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte for betjening av slike kraftforsyningsapparater som har en kapasitiv last slik som en ozonfrembringende innretning koblet til kraftforsyningsapparatet. Oppfinnelsen vedrører videre en høyspenningstransformator til bruk i slike kraftforsyningsapparater.

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Et eksempel på kapasitive laster er en ozonfrembringende innretning koblet til et kraftforsyningsapparat som frembringer en vekselspenning som skal tilføres den ozonfrembringende innretningen. Slike kraftforsyningsapparater har en induktiv utgangsimpedans, og når den ozonfrembringende innretningen blir koblet til kraftforsyningsapparatets utgang, danner kraftforsyningsapparatets induktive utgangsimpedans og den ozonfrembringende innretningens kapasitive impedans en resonanskrets som har en resonansfrekvens. Slike ozonfrembringende innretninger blir drevet ved frekvenser og spenninger som er tilstrekkelig høye til å frembringe en koronautladning i den ozonfrembringende innretningen. Oksygenholdig (02) luft slik som atmosfæreluft eller ren oksygen tilføres den ozonfrembringende innretningen, koronaen omdanner oksygenmolekyler (O2) i den ozonfrembringende innretningen til ozon (O3), og luft med et høyere ozoninnhold enn luften tilført den ozonfrembringende innretningen forsynes fra den ozonfrembringende innretningen. Ozonmengden frembrakt av den ozonfrembringende innretningen øker med spenningen tilført den, og for at tapene i forsyningsapparatet som driver den ozonfrembringende innretningen skal bli så små som mulig, bør kraftforsyningsapparatet drives ved eller i nærheten av resonansfrekvensen. I praksis er det imidlertid av flere grunner mulig at resonansfrekvensen ikke er konstant og varierer med tiden og som en funksjon av driftsparametrene, herunder temperatur og trykk i den tilførte luften eller det tilførte oksygenet; bytte av den ozonfrembringende innretningen eller deler av den, f.eks. for service eller vedlikehold, kan endre resonansfrekvensen på grunn av kapasitansforskjeller eller -toleranser; resonansfrekvensen kan også endres med spenningen som den ozonfrembringende innretningen drives ved, ettersom koronaen er et ikke-lineært fenomen. Det ville derfor være en fordel å ha et kraftforsyningsapparat som virker ved resonanskretsens faktiske resonansfrekvens, og som tilpasser sin funksjonsfrekvens til resonanskretsens faktiske resonansfrekvens.

Et eksempel på en lignende apparat fra den kjente teknikk er beskrevet i US 4,063,108. Ozonfrembringende innretninger kan drives ved spenningsnivåer i et område på flere kV, ved frekvenser på flere kHz og ved kraftnivåer på flere kW. Kraftforsyningsapparatet kan ha en høyspenningstransformator med en andre høyspenningsspole som utgang. Ved utforming av høyspennings- og høyfrekvenstransformatorer bør det legges særlig vekt på konstruksjonen av høyspenningsspolen for å unngå overslag mellom viklinger i høyspenningsspolen og mellom viklingene og andre gjenstander i nærheten av spolene. Selve overslaget kan skade høyspenningsspolen og andre deler, men overslag skaper ozon, noe som kan ha uønskede virkninger på utstyret og miljøet. Det ville derfor være en fordel å ha en høyspenningstransformator med en høyspenningsspole der overslag mellom viklinger i høyspenningsspolen reduseres eller unngås helt.

I kommersiell og industriell skala frembringes ozon av oksygen, 02, i en oksygenholdig gass. Den oksygenholdige gassen kan være atmosfæreluft eller oksygenanriket gass. Det finnes fremgangsmåter for ekstraksjon av oksygen fra atmosfæreluft for å frembringe oksygenanriket gass. Ozon kan frembringes av oksygen hovedsakelig på to måter, der den ene omfatter bestråling av oksygenet med ultrafiolett lys, og den andre omfatter en koronautladningsinnretning. Tilførsel av oksygenanriket gass og frembringelse av ozon fra oksygen er energiforbrukende prosesser, og andre ressurser i de to prosessene kan sammenlignes.

I enkelte tilfeller der ozon benyttes, trengs et forhåndsbestemt eller foreskrevet ozonutbytte. Hvis ikke kan det ønskede ozonutbyttet endre seg. En enkel og likefrem måte å justere utbytte på er å justere bare det ozonfrembringende apparatets elektriske kraft og holde strømmen eller tilførselen av oksygenholdig gass konstant, eller omvendt. Dette er ikke optimisert for reduksjon av forbruket av ressurser omfattende oksygenholdig gass og kraft fra kraftforsyningsapparatet, og det ønskede utbyttet oppnås kanskje ikke, eller kan til og med være umulig å oppnå.

OPPFINNELSENS FORMÅL

Et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et kraftforsyningsapparat som har en induktiv utgangsimpedans for å forsyne elektrisk kraft til en kapasitiv last der det sikres at resonanskretsen dannet av den induktive utgangsimpedansen og den kapasitive lastimpedansen betjenes ved resonansfrekvensen.

Det er også et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte for drift av et ozonfrembringende apparat for å redusere forbruket av ressurser omfattende oksygenholdig gass og kraft fra kraftforsyningsapparatet.

Et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en høyspenningstransformator som har redusert fare for overslag mellom viklinger i høyspenningsspolen, og som er egnet til håndtering av spenninger i kV-området, frekvenser i kHz-området og kraftnivåer i kW-området.

KORT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

Oppfinnelsen tilveiebringer et kraftforsyningsapparat for å forsyne elektrisk kraft til en kapasitiv last som har en kapasitiv lastimpedans. Apparatet omfatter

- en transformator med en første spole og en andre spole,

- en driver for positiv halvperiode og en driver for negativ halvperiode anordnet slik at de vekselvis tilfører den første spolen henholdsvis positive og negative halvperioder av spenning,

idet den andre spolen kan kobles til den kapasitive lasten og derved danne en elektrisk resonanskrets som har en resonansfrekvens, og tilføre lasten elektrisk spenning,

og

- en innretning for bestemmelse av nullgjennomganger for spenningen tilført den første spolen og for veksling mellom positive og negative halvperioder av spenning tilført den første spolen ved nullgjennomgangene for spenningen tilført den første spolen, der innretningen for bestemmelse av nullgjennomganger omfatter en tredje spole på transformatoren.

En virkning av dette er at veksling mellom positive og negative halvperioder av spenning tilført den første spolen reguleres av resonanskretsens faktiske resonansfrekvens dannet av transformatorens og den kapasitive lastens andre spole.

En annen virkning er at elektrisk omkoblingsstøy fra omkoblingselementene unngås siden omkoblingen skjer på tidspunkter med ingen eller svært lav spenning over omkoblingselementene.

Et slikt kraftforsyningsapparat er nyttig for tilførsel av elektrisk kraft til en kapasitiv last som har en kapasitiv lastimpedans slik som en ozonfrembringende innretning, og særlig en ozonfrembringende innretning der en egnet kombinasjon av frekvenser og spenninger er tilstrekkelig høye til å frembringe en koronautladning i den ozonfrembringende innretningen.

Andre eksempler på kapasitive laster omfatter uten av den grunn å begrense oppfinnelsen til dette: - reaktorer for destruksjon eller nedbryting av stoffer eller gasser. Eksempler på gasser som anses å ha en negativ virkning på miljøet ved utslipp, er halon 1301 og andre gasser som har branns lukkende egenskaper, SF6og andre gasser brukt for eksempel for sine elektriske egenskaper, og gasser brukt i kjøleapparater; - piezoelektriske givere brukt for eksempel til frembringelse av ultralyd i et medium for rensing av gjenstander nedsenket i mediet; - elektroluminescente innretninger slik som elektroluminescente filmer til bruk i LCD-skjermer og skilter; og - innretninger for frembringelse av lysbuer eller koronautladninger. Slike innretninger brukes for eksempel til frembringelse av ozon fra en oksygenholdig gass.

Innretningen for bestemmelse av nullgjennomganger kan føle selve spenningen, men ved høyspenningsanvendelser er det ikke sikkert at dette er mulig, og innretningen kan da omfatte en egen spole på transformatoren. Dette sikrer at den følte spenningen er i fase med spenningene i spolene, hvorved det sikres at veksling mellom positive og negative halvperioder av spenning tilført den første spolen faktisk skjer ved nullgjennomgangene for spenningen tilført den første spolen.

I en utførelsesform er hver av driverne for positiv og negativ halvperiode anordnet slik at de mater en spenning gjennom et induktivt element til den første spolen i ikke mer enn en firedel av en periode tilsvarende en forhåndsbestemt høyeste resonansfrekvens. Det induktive elementet reduserer høyfrekvensinnhold i spenningen tilført den første spolen, hvorved elektromagnetisk interferens også reduseres.

I en utførelsesform kan varigheten av spenningen matet gjennom det induktive elementet reguleres til mellom null og en firedel av en periode tilsvarende den forhåndsbestemte høyeste resonansfrekvensen. Dette er nyttig for regulering og justering av kraften tilført den kapasitive lasten. Denne lengste varigheten er den første halvdelen av en halvperiode, der spenning bygger seg opp, og den andre halvdelen av halvperioden brukes da til å redusere spenningen.

I en utførelsesform er resonansfrekvensen høyere enn det frekvensområdet mennesker kan høre. Dette sikrer at lyd forårsaket av veksling mellom positive og negative halvperioder av spenning tilført den første spolen ikke kan høres.

I en utførelsesform omfatter hver av driverne for positiv og negativ halvperiode et elektronisk omkoblingselement slik som en halvlederbryter eller et vakuumrør.

I en utførelsesform der en ozonfrembringende innretning er koblet til den andre spolen i kraftforsyningsapparatet for å danne et ozonfrembringende apparat, kan apparatet betjenes ifølge en fremgangsmåte omfattende regulering av kraften fra kraftforsyningsapparatet til den ozonfrembringende innretningen til et forhåndsbestemt kraftnivå, tilførsel av en strøm av oksygenholdig gass til den ozonfrembringende innretningen og regulering av strømmen av oksygenholdig gass slik at det oppnås en forhåndsbestemt konsentrasjon av ozon fra den ozonfrembringende innretningen.

I en utførelsesform omfatter kraftforsyningsapparatet en transformator omfattende en kjerne, en lavspenningsspole på kjernen og en høyspenningsspole på kjernen, der høyspenningsspolen har et antall isolerende bærersubstrater stablet i et overlappende arrangement, idet hvert bærersubstrat bærer et elektrisk ledende spor med endeporsjoner, der sporet danner én eller flere vindinger rundt kjernen, og en koblingsblokk som kobler en endeporsjon av sporet på ett substrat til en endeporsjon av et spor på et dekkende substrat.

Tradisjonelle transformatorer har to eller flere lag med flere vindinger i hvert lag der et ytre lag er viklet rundt et indre lag og fysisk tilstøtende vindinger i tilstøtende lag kan være elektrisk atskilt av flere vindinger. Dette krever svært god isolasjon mellom lagene for å unngå overslag mellom lagene. En høyspenningstransformator ifølge oppfinnelsen har den fordelen at den høyeste spenningen mellom fysisk tilstøtende vindinger i høyspenningsspolen er begrenset til spenningsforskjellen mellom to elektrisk tilstøtende vindinger. Dette minsker faren for overslag mellom vindinger, hvorved spolen kan forventes å få en lang levetid. Høyspenningsspolen i en slik transformator kan videre være kort målt langs kjernen, hvorved den kan lages kompakt, og den kan fremstilles med en høy grad av nøyaktighet sammenlignet med spoler som vikles fra en trådlengde. Spolen kan fremstilles som én enhet, og om nødvendig kan hele spolen enkelt byttes, og enkeltsubstrater som bærer én eller flere vindinger, kan også byttes. Spolene kan bestå av så mange substrater som nødvendig ifølge den faktiske anvendelsen.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Oppfinnelsen skal nå beskrives nærmere med hensyn til den medfølgende tegningen. Figurene på tegningen viser én måte å gjennomføre den foreliggende oppfinnelse på og skal ikke tolkes som en begrensning av andre mulige utførelsesformer som faller innenfor de vedlagte kravenesomfang. Figur 1 viser skjematisk en første utførelsesform av et kraftforsyningsapparat ifølge oppfinnelsen, Figur 2 viser innstillingen av driverne for den første og den andre halvperiode i utførelsesformen på figur 1, Figur 3 er et tverrsnitt gjennom en høyspenningstransformator benyttet i utførelsesformen på figur 1, og Figur 4 og 5 viser et substrat som bærer et elektrisk ledende spor til bruk i transformatoren på figur 3.

DETALJERT BESKRIVELSE AV EN UTFØRELSESFORM

På figur 1 vises et kraftforsyningsapparat 100 med en last 300 som har en lastimpedans med en kapasitiv komponent C og muligvis også en resistiv komponent. Lasten 300 omtales derfor som en kapasitiv last og gjengis som en kondensator. Lasten 300 kan være en hvilken som helst kapasitiv last slik som en ozonfrembringende innretning. Kraftforsyningsapparatet 100 omfatter en transformator 110 med en første spole 120 og en andre spole 130. Den første spolen 120 har en midtre tapp 121, som er koblet til en induktiv spole 150 og et omkoblingselement 151. Omkoblingselementet 151 kan betjenes under styring av en styreenhet 160 til å åpne og lukke og derved slutte og bryte en forbindelse mellom den induktive spolen 150 og en likespenning. Omkoblingselementene 170 og 180 i hver sin ende av den første spolen 120 betjenes også under styring av styreenheten 160 til å slutte og bryte forbindelser til jord. Omkoblingselementene 151, 170 og 180 er fortrinnsvis halvlederelementer slik som CMOS-transistorer, SCR-er eller andre hurtige omkoblingselementer. I noen anvendelser kan det vurderes å bruke vakuumrør som omkoblingselementer. Den andre spolen 130 i transformatoren 110 har en impedans med en induktiv komponent L og kanskje også en resistiv komponent R. Derved er den komplekse impedansen Z av formen Z = R + jcoL. Den kapasitive lasten 300 er avtakbart koblet til den andre spolen 130 i transformatoren 110 og danner en resonanskrets med en resonansfrekvens fr bestemt av den kapasitive komponenten C i den kapasitive lasten og den induktive komponenten L i den andre spolen 130 i transformatoren 110 i samsvar med formelen fr = \ lIn^ jLC . Transformatoren 110 har også en tredje spole 140 koblet til styreenheten 160.

På figur 2 vises virkemåten til kraftforsyningsapparatet 100 på figur 1. Resonanskretsen dannet av den kapasitive lasten 300 koblet til den andre spolen 130 i transformatoren 110 har en resonansfrekvens med en tilsvarende periode T. I en første halvperiode styrer styreenheten 160 omkoblingselementet 151 og omkoblingselementet 170 til å lukke, hvorved elektrisk strøm går fra likespenningskilden gjennom den induktive spolen 150 og gjennom den midtre tappen 121 til den øvre halvdelen av den første spolen 120 og gjennom omkoblingselementet 170 til jord. Den induktive spolen 150 og den induktive impedansen i den første spolen 120 i transformatoren 110 har den virkningen at denne strømmen ikke stiger momentant, men eksponentielt mot en øvre asymptote. Etter en periode t styres omkoblingselementet 151 til å åpne, og på grunn av den induktive impedansen i kretsen medregnet den induktive spolen 150 fortsetter strømmen i den øvre halvdelen av den første viklingen 120, men trekkes nå gjennom dioden 152 heller enn fra likespenningskilden. Spenningen over omkoblingselementet 180 faller med en hastighet bestemt av resonansfrekvensen. Etter én halvsyklus T/2 av resonansfrekvensen har denne spenningen falt til null. Begge omkoblingselementene 170 og 180 styres til å forandre sin tilstand slik at omkoblingselementet 170 åpner og omkoblingselementet 180 lukker, og den neste halvsyklusen begynner. Elektrisk strøm går fra likespenningskilden gjennom den induktive spolen 150 og gjennom den midtre tappen 121 til den nedre halvdel av den første viklingen 120 og gjennom omkoblingselementet 180 til jord. Etter en annen periode t styres omkoblingselementet 151 til å åpne, og strømmen i den nedre halvdel av den første viklingen 120 fortsetter, men trekkes nå gjennom dioden 152 heller enn fra likespenningskilden. Spenningen over omkoblingselementet 170 faller med en hastighet bestemt av resonansfrekvensen. Etter en annen halvsyklus, dvs. én hel syklus, av resonansfrekvensen gjentas denne fremgangsmåten.

Den faktiske resonansfrekvensen bestemmer tidspunktet for når spenningen over det åpne elementet av omkoblingselementene 170 og 180 er null, hvilket skjer etter hver halvperiode, som er når omkoblingselementene 151, 170 og 180 veksler. Dette tidspunktet bestemmes ved hjelp av den tredje spolen 140 på transformatoren. Spolen 140 føler en spenning som er i fase med spenningen over det åpne elementet av omkoblingselementene 170 og 180, hvilket nærmere bestemt betyr at nullgjennomganger forekommer samtidig. Spenningene følt av den tredje spolen 140 mates til regulatoren 160, og styreenheten 160 bestemmer nullgjennomganger for spenningen følt av den tredje spolen 140, da omkoblingselementene styres som beskrevet ovenfor.

Perioden t der omkoblingselementet 151 er lukket, kan varieres, og omkoblingselementet 151 kan styres til å åpne for eksempel når strømmen har nådd et forhåndsbestemt nivå. Hermed kan for eksempel gjennomsnittsverdien eller RMS-verdien av spenningen på de første og andre spolene styres, og hermed kan kraften tilført lasten varieres. Den lengste varigheten av perioden t der omkoblingselementet 151 er lukket, bestemmes som ikke mer enn en firedel av en periode T tilsvarende en forhåndsbestemt høyeste resonansfrekvens der apparatet er konstruert til å fungere.

I tilfelle frakobling av den kapasitive lasten under drift av apparatet vil resonansfrekvensen øke, hvilket kan forårsake uønskede driftsforhold, særlig hvis bryteren 151 fikk virke ved slike økte resonansfrekvenser. For å unngå slike forhold er det satt en høyeste gjentagelsesfrekvens for bryterens 151 funksjon. Denne høyeste gjentagelsesfrekvensen tilsvarer den forhåndsbestemte høyeste resonansfrekvensen der apparatet er konstruert til å virke eller litt høyere.

Ved kortslutning av tilkoblingspunktene på den andre spolen 130 under apparatets drift

kan det også oppstå uønskede driftsforhold, nærmere bestemt sterke strømmer i de første og andre spolene i transformatoren. Åpningen av omkoblingselementet 151 når strømmen har steget til et forhåndsbestemt nivå, begrenser strømmen som kan trekkes fra den andre spolen, hvilket er nyttig ved kortslutning av tilkoblingspunktene i den andre spolen 130.

Figur 3 viser en utførelsesform av en høyspenningstransformator 500 egnet til bruk i utførelsesformen på figur 1. Transformatoren 500 har en kjerne 501 sammensatt av to fortrinnsvis identiske E-kjerner 502 og 503, der de midtre beina berører hverandre og dermed er i magnetisk kontakt med hverandre. De ytre beina er kortere enn de midtre beina, hvorved luftspalter dannes i hvert av de ytre beina i kjernen. En første spole 510 er viklet på en snelle 511 og plassert rundt det midtre beinet. En andre høyspenningsspole 520 omfattende to halvspoler med én halvs po le plassert på hver side av den første spolen 510. Figur 4 viser en utførelsesform av enkeltvindinger i høyspenningstransformatoren på figur 3. En flat plate eller et substrat 600 av et elektrisk isolerende materiale med en midtre åpning 601 bærer et elektrisk ledende spor 610 som danner en sløyfe rundt den midtre åpningen 601. I den ytre endeporsjonen 611 har det elektrisk ledende sporet 610 en koblingsblokk 612 på samme side av substratet 600 som det ledende sporet 610, og i den indre endeporsjonen 613 har det elektrisk ledende sporet 610 en koblingsblokk 614 på motsatt side av substratet 600 med en gjennomgående forbindelse. Det ledende sporet 610 kan ha én eller flere vindinger rundt den midtre åpningen 601. Figur 5 viser en annen utførelsesform av enkeltvindingene i høyspenningstransformatoren på figur 3. En flat plate eller et substrat 700 av et elektrisk isolerende materiale med en midtre åpning 701 bærer et elektrisk ledende spor 710 som danner en sløyfe rundt den midtre åpningen 701. Strukturen på figur 7 er et speilbilde av strukturen på figur 6, bortsett fra at i den ytre endeporsjonen 711 har det elektrisk ledende sporet 710 en koblingsblokk 712 på motsatt side av substratet 700 med en gjennomgående forbindelse, og i den indre endeporsjonen 713 har det elektrisk ledende sporet 710 en koblingsblokk 714 på samme side av substratet 700 som det ledende sporet 710. Det ledende sporet 710 kan ha én eller flere vindinger rundt den midtre åpningen 701.

Pa figur 3 er hver av halvspolene i høyspenningsspolen 520 sammensatt ved stabling av de vekslende substratene 600 og 700. Når et substrat 600 plasseres oppå et første substrat 700 i et overlappende system, vil blokken 614 være like over blokken 714, og de to blokkene 614 og 714 kan være elektrisk sammenkoblet, f.eks. ved lodding. De slik sammenkoblede sporene 610 og 710 på hvert sitt substrat danner derved to vindinger eller sløyfer rundt de midtre åpningene. Et andre substrat 700 kan deretter plasseres oppå substratet 600 med blokken 712 like over blokken 612, og de to blokkene 612 og 712 kan sammenkobles elektrisk på samme måte og danne en spole med tre vindinger. Pa denne måten kan flere substrater 600 og 700 stables vekselvis og danne en spole med et hvilket som helst ønsket antall vindinger. Høyspenningsspolen 520 i transformatoren 500 omfatter to halvspoler, der hver er fremstilt på denne måten. På figur 3 ses høyspenningsspolen 520 med de slik stablede substratene fra kanten av substratene.

Avstanden fra de elektrisk ledende sporene 610 og 710 til kanten av substratet bør være stor nok til å forhindre overslag mellom spor på tilstøtende substrater.

I en utførelsesform drives det ovennevnte ozonfrembringende apparatet som nevnt over det frekvensområdet som mennesker kan høre, dvs. i frekvensområdet 15-25 kHz. Dette har også den virkningen at transformatorkjernens størrelse kan være mindre enn den størrelsen som er nødvendig ved lavere frekvenser.

Ved høyfrekvensformål benyttes en Litz-leder for den første spolen 510. En Litz-leder består av et antall isolerte ledningstråder som kan være viklet eller vevd sammen. Ved høye frekvenser går den elektriske strømmen i et overflatelag med en tykkelse som minker med økende frekvens - dette er den såkalte overflateeffekten. Ved 20 kHz er overflatedybden ca. 0,5 mm i kobber. Ved luftspaltene i de ytre beina i transformatoren kan det magnetiske spredefeltet virke inn på den første spolen 510. Bruk av Litz-lederen minsker virvelstrømmene i den første spolen 510.

Ved høyfrekvensformål kan en laminert transformatorkjerne eller en ferrittkjerne brukes til å minske eller eliminere virvelstrømmer i kjernen.

Kjernen 502, 503 har luftspalter i de ytre beina. En slik transformator er særlig nyttig ved tilførsel til laster som viser negativ resistans, slik som koronautladningsinnretninger brukt til ozonfrembringelse i et apparat ifølge oppfinnelsen. Ved luftspaltene vil det være et magnetisk spredefelt, og det er en avstand fra den første spolen 510 til luftspaltene, og to halvspoler i den andre spolen holdes atskilt slik at viklingene holdes utenfor spredefeltet. Ved høyere frekvenser enn det frekvensområdet som mennesker kan høre, og kraftnivåer på flere kW som håndteres i apparatet ifølge oppfinnelsen, ville magnetfeltet lede vekk betydelig kraft i alle metalldelene utsatt for spredefeltet, og det er derfor viktig å holde spredefeltet og alle metalldelene atskilt. Dette system sikrer at.

I enkelte anvendelser der ozon benyttes, trengs et forhåndsbestemt eller foreskrevet ozonutbytte. Hvis ikke kan det ønskede ozonutbyttet endre seg. I en utførelsesform reguleres strømmen av oksygenholdig gass og kraften fra kraftforsyningsapparatet til den ozonfrembringende innretningen slik at det oppnås et forhåndsbestemt ozonutbytte av den ozonfrembringende innretningen, og slik at forbruket av ressurser omfattende oksygenholdig gass og kraft fra kraftforsyningsapparatet blir så lavt som mulig. Reguleringen kan være basert på en matematisk modell av apparatet og av fremgangsmåten medregnet teori- og forsøksdata og kan også omfatte faktiske målinger av relevante parametere til bruk for eksempel i et tilbakekoblingssystem.

Selv om den foreliggende oppfinnelse er blitt beskrevet i forbindelse med de angitte utførelsesformene, skal den ikke tolkes slik at den på noen som helst måte er begrenset til de fremlagte eksemplene. Den foreliggende oppfinnelsens omfang fastsettes av de medfølgende patentkravene. I forbindelse med patentkravene utelukker ikke uttrykket "består av" andre mulige elementer eller fremgangsmåter. Dessuten skal ikke benevnelser slik som "en" eller "et" osv. tolkes slik at det utelukker et flertall. Bruk av henvisningstegn i patentkravene med hensyn til elementer angitt på figurene skal heller ikke tolkes slik at det begrenser oppfinnelsensomfang. Videre kan det være slik at enkeltfunksjoner nevnt i forskjellige patentkravmuligens kan kombineres på fordelaktig vis, og omtale av disse funksjonene i forskjellige patentkrav utelukker ikke at en kombinasjon av funksjoner ikke er mulig er fordelaktig.

Claims

1. Kraftforsyningsapparat (100) for tilførsel av elektrisk vekselstrøm til en kapasitiv belastning (300) med en kapasitiv belastningsimpedans, apparatet omfatter - transformator (110, 500) med en første spole (120, 510) og en andre spole (130, 520), hvori den første spolen har første og andre halv-spoler med en felles midtre tapp (121), og - driver for positiv halvperiode (160, 151, 170) og driver for negativ halvperiode (160, 151, 180) anordnet slik at de vekselvis tilfører den første halv-spolen (120, 510) henholdsvis positive og negative halvperioder av spenning til den andre halv-spolen, av den første spolen (120, 510), - den andre spolen (130, 520) kan kobles til den kapasitive belastning (300) og derved danne et elektrisk resonanskretsløp som har en resonansfrekvens, og å tilføre belastningen (300) den elektriske vekselstrøm ved resonansfrekvensen (300), og - anordning (160) til å bestemme nullgjennomganger av spenningen tilført den første spolen (120, 510), og forveksling mellom positive og negative halvperioder med spenning tilført den første spolen (120, 510), anordning (160) til å bestemme nullgjennomganger omfattende en separat tredje spole (140) på transformatoren (110, 500), og hver av de positive og negative halvperiodedriverne (160, 151, 170, 180) er anordnet for å mate de respektive halvperiodene med spenning gjennom et induktivt element (150) til den midtre tappen (121) på den første spolen (120, 510), og - anordning (151, 160) for kontroll av varigheten (t) av spenningen matet til den midtre tappen (121) for varigheter mellom null og én fjerdedel av en periode tilsvarende en forhåndsbestemt høyeste resonansfrekvens av resonanskretsløpet, og dermed kontroll av vekselstrøm tilveiebrakt til belastningen (300).

2. Apparat (100) ifølge krav 1, hvori resonansfrekvensen er høyere enn frekvensområdet som mennesker kan høre.

3. Apparat (100) ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori hver driver for positiv og negativ halvperiode (160, 151, 170, 180) omfatter et elektronisk omkoblingselement hver (170, 180).

4. Apparat (100) ifølge et hvilket som helst av de foregående kravene, hvori transformatoren (110, 500) omfatter - en kjerne (501), - en lavspenningsspole (120, 510) på kjernen, og - en høyspenningsspole (130, 520) på kjernen (501) med en flerhet isolerende bærersubstrater (600, 700) i et overlappende arrangement, der hvert bærersubstrat (600, 700) bærer et elektrisk ledende spor (610, 710) med endeporsjoner (611, 613, 711, 713), der sporet (610, 710) danner en eller flere vindinger omkring kjernen (501), og en koblingsblokk (612, 614, 712, 714) som kobler en endeporsjon (611, 613) av sporet (610) på ett substrat (600) til en endeporsjon (711, 713) av et spor (710) på et overlappende substrat (700).

5. Apparat (100) ifølge krav 4, hvori hvert bærersubstrat (600, 700) bærer sitt ledende spor (610, 710) på én substratoverflate, og koblingsblokken (614, 712) er på den motsatte substratoverflaten med en elektrisk kobling gjennom substratet (600, 700) som kobler koblingsblokken til endeporsjonen (613, 711) av det ledende sporet (610, 710).

6. Apparat for generering av ozon, apparatet omfatter - kraftforsyningsapparat (100) ifølge et hvilket som helst av kravene 1-5, og - ozongenererende anordning (300) koblet til den andre spolen (130, 520), der den ozongenererende anordningen (300) har en kapasitiv impedans for å danne det elektriske resonanskretsløpet og for å motta den elektriske vekselstrømmen ved resonansfrekvensen fra den andre spolen (130, 520).