RU2114053C1

RU2114053C1 - Ozone production plant

Info

Publication number: RU2114053C1
Application number: RU97100036A
Authority: RU
Inventors: Л.И. Варламов
Original assignee: Научно-производственное предприятие "РИОС"
Priority date: 1997-01-06
Filing date: 1997-01-06
Publication date: 1998-06-27

Abstract

FIELD: ozone production. SUBSTANCE: invention is intended for application at water and air treatment and disinfection stations as well as in other ozone consuming technologies. Ozone production plant has ozone generator and high- voltage power source. The latter contains rectifier consisting of two diodes connected according to two-half-period rectification circuit and smoothing condenser engaged between external voltage terminals. To one of these terminals, before, rectifier, restricting condenser with pull-down resistor is attached. High-voltage power source contains also high-voltage transformer and blocking generator. One output of rectifier is connected to one of the outputs of primary coil of high-voltage transformer, the other with the other output of the same primary coil through blocking generator, the latter being provided with positive back-coupling with the primary coil. EFFECT: increased productivity and reliability of plant. 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике электросинтеза озона из кислородосодержащих газов и может быть использовано в комплексах по очистке и обеззараживанию воды и воздуха, а также в других озонопотребляющих технологиях. The invention relates to techniques for the electrosynthesis of ozone from oxygen-containing gases and can be used in complexes for cleaning and disinfecting water and air, as well as in other ozone-consuming technologies.

Известна установка для производства озона (а. с. N 1414771, кл. C 01 B 13/11, 31.03.86), содержащая генератор озона и схему его электропитания. A known installation for the production of ozone (and.with. N 1414771, class C 01 B 13/11, 03/31/86), containing an ozone generator and its power supply circuit.

Установка для производства озона состоит из многофазного высоковольтного источника переменного напряжения и модулятора, управляющего через тиристоры подключением фаз источника переменного напряжения таким образом, что на входе генератора озона появляются импульсы напряжения чередующейся полярности. При этом частота следования импульсов равна произведению частоты питающего напряжения на число его фаз. The installation for ozone production consists of a multiphase high-voltage source of alternating voltage and a modulator that controls the phases of the alternating voltage source through thyristors so that alternating polarity voltage pulses appear at the input of the ozone generator. In this case, the pulse repetition rate is equal to the product of the frequency of the supply voltage by the number of its phases.

Указанная установка имеет следующие недостатки. Наличие в установке блок импульсно-фазового управления, примененного в модуляторе, в связи с импульсным характером разряда в генераторе озона и требованием относительно плавного изменения входного напряжения для блока импульсно-фазового управления, предопределяют повышение установленной мощности источника электропитания над средней потребляемой мощностью генератора озона. The specified installation has the following disadvantages. The presence in the installation of the pulse-phase control unit used in the modulator, due to the pulsed nature of the discharge in the ozone generator and the requirement for a smooth change in the input voltage for the pulse-phase control unit, predetermines an increase in the installed power of the power supply over the average power consumption of the ozone generator.

Кроме того, использование в модуляторе тиристоров, обладающих низкими частотными характеристиками, не обеспечивает достаточной крутизны фронтов импульсов, а следовательно, и высокого КПД генератора озона. И, наконец, применение модулятора в высоковольтных электрических цепях предъявляет более высокие требования к надежности его элементов. In addition, the use of thyristors with low frequency characteristics in the modulator does not provide sufficient steepness of the pulse fronts, and, consequently, a high efficiency of the ozone generator. And finally, the use of a modulator in high voltage electrical circuits places higher demands on the reliability of its elements.

Известна также установка для производства озона (а. с. N 1370072, кл. C 01 B 13/00, 24.04.96), принятая в качестве прототипа. Она содержит генератор озона, высоковольтный источник питания генератора озона, включающий выпрямитель, тиристорный высокочастотный инвертор и систему управления инвертором. Система управления инвертором включает времязадающую RC-цепочку, переключающий элемент, выполненный в виде маломощного тиристора, управляющий электрод которого соединен с выходом датчика резонансной частоты, включенного последовательно с генератором озона, и стабилитрон, включенный параллельно конденсатору RC-цепочки. Also known installation for the production of ozone (and.with. N 1370072, class C 01 B 13/00, 04.24.96), adopted as a prototype. It contains an ozone generator, a high voltage power source for an ozone generator, including a rectifier, a thyristor high-frequency inverter and an inverter control system. The inverter control system includes a timing RC circuit, a switching element made in the form of a low-power thyristor, the control electrode of which is connected to the output of the resonant frequency sensor connected in series with the ozone generator, and a zener diode connected in parallel with the RC circuit capacitor.

Выпрямитель установки выполнен однополупериодным со сглаживающим конденсатором и выходным токоограничивающим дросселем. Инвертор установки содержит накопительный конденсатор, включенный последовательно с дросселем выпрямителя и первичной обмоткой высоковольтного трансформатора. The installation rectifier is made half-wave with a smoothing capacitor and an output current-limiting inductor. The inverter of the installation contains a storage capacitor connected in series with the inductor of the rectifier and the primary winding of the high voltage transformer.

При этом зарядка накопительного конденсатора производится от выпрямителя малым током, ограниченным индуктивностью дросселя, а его разрядка происходит через тиристор (быстро) после подачи управляющего импульса. Закрывание тиристорного ключа происходит автоматически после завершения разряда, так как ток зарядки в этот момент меньше тока удержания тиристора. In this case, the storage capacitor is charged from the rectifier by a small current limited by the inductance of the inductor, and its discharge occurs through the thyristor (quickly) after the supply of a control pulse. The thyristor switch closes automatically after the discharge is completed, since the charging current at this moment is less than the holding current of the thyristor.

Недостатки прототипа состоят в следующем. Наличие дросселя в выпрямителе ограничивает ток зарядки накопительного конденсатора, следовательно, ограничиваются и частота следования импульсов на генератор озона, и его производительность. Кроме того, наличие тиристоров в схеме из-за низких частотных характеристик не обеспечивает достаточной крутизны фронтов формируемых импульсов, а вместе с этим высокий КПД генератора озона. The disadvantages of the prototype are as follows. The presence of a choke in the rectifier limits the charging current of the storage capacitor, therefore, both the pulse repetition rate to the ozone generator and its performance are limited. In addition, the presence of thyristors in the circuit due to the low frequency characteristics does not provide sufficient steepness of the fronts of the generated pulses, and with it a high efficiency of the ozone generator.

При этом отсутствие ограничения на подводимую мощность существенно снижает надежность работы схемы. In this case, the absence of restrictions on the input power significantly reduces the reliability of the circuit.

В основу изобретения поставлена задача увеличения удельной производительности, КПД и надежности работы установки для производства озона. The basis of the invention is the task of increasing the specific productivity, efficiency and reliability of the installation for the production of ozone.

Сущность решения поставленной задачи согласно изобретению заключается в том, что установка для производства озона, содержащая два подвода внешнего напряжения, выпрямитель с диодом и сглаживающим конденсатором, включенным между подводами внешнего напряжения, высоковольтный трансформатор и генератор озона, снабжена блокинг-генератором, а ее выпрямитель дополнительным диодом, соединенным с другим диодом по двухполупериодной схеме выпрямителя. При этом в один из подводов внешнего напряжения перед выпрямителем включен ограничительный конденсатор с резистором утечки и выход выпрямителя соединен с одним из выводов первичной обмотки высоковольтного трансформатора, а другой выход выпрямителя - с другим выводом первичной обмотки высоковольтного трансформатора через блокинг-генератор. Болкинг-генератор снабжен положительной обратной связью с первичной обмоткой высоковольтного трансформатора. The essence of the solution of the problem according to the invention is that the installation for the production of ozone, containing two external voltage supply, a rectifier with a diode and a smoothing capacitor connected between the external voltage supply, a high voltage transformer and an ozone generator, is equipped with a blocking generator, and its rectifier is additional a diode connected to another diode in a half-wave rectifier circuit. In this case, a limiting capacitor with a leakage resistor is included in one of the external voltage supply leads to the rectifier and the rectifier output is connected to one of the primary winding terminals of the high voltage transformer, and the other rectifier output is connected to the other primary terminal of the high voltage transformer via a blocking generator. The bolking generator is equipped with positive feedback from the primary winding of the high voltage transformer.

Введение в выпрямитель дополнительного диода, соединенного с другим диодом по двухпериодной схеме выпрямления - в совокупности с ограничительным конденсатором, ограничивает подводимую мощность, что существенно повышает надежность схемы. The introduction into the rectifier of an additional diode connected to another diode in a two-period rectification circuit - in conjunction with a limiting capacitor, limits the input power, which significantly increases the reliability of the circuit.

Снабжение установки блокинг-генератором с положительной обратной связью с первичной обмоткой высоковольтного трансформатора позволяет улучшить частотные характеристики электропитания, в том числе увеличить крутизну фронтов формируемых импульсов, тем самым увеличивая удельную производительность и КПД установки, расширить диапазон рабочих частот. Providing the installation with a blocking generator with positive feedback with the primary winding of the high-voltage transformer allows improving the frequency characteristics of the power supply, including increasing the steepness of the fronts of the generated pulses, thereby increasing the specific productivity and efficiency of the installation, and expanding the range of operating frequencies.

Включение резистора утечки параллельно ограничительному конденсатору снимает остаточное напряжение после выключения установки. Turning on the leakage resistor in parallel with the limit capacitor removes residual voltage after the unit is turned off.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена блок-схема установки для производства озона. The invention is illustrated by the drawing, which shows a block diagram of an installation for the production of ozone.

Установка для производства озона содержит генератор озона 1, высоковольтный источник питания генератора озона, включающий выпрямитель, состоящий из 2-х диодов 2, 3, соединенных по двухполупериодной схеме выпрямителя и сглаживающего конденсатора 4, включенного между подводами внешнего напряжения. The ozone production installation comprises an ozone generator 1, a high-voltage power supply of an ozone generator, including a rectifier, consisting of 2 diodes 2, 3 connected by a half-wave rectifier circuit and a smoothing capacitor 4 connected between the external voltage supply.

В один из подводов внешнего напряжения перед выпрямителем включен ограничительный конденсатор 5 с резистором утечки 6. Высоковольтный источник питания содержит также высоковольтный трансформатор 6 и блокинг-генератор 7. Первичная обмотка трансформатора 6 одним выводом через выпрямитель соединена с подводом внешнего напряжения, а другим - с блокинг-генератором 7. Блокинг-генератор 7 другим выводом через ограничительный конденсатор 5 соединен с другим подводом внешнего напряжения. Болкинг-генератор 7 снабжен также положительной обратной связью из последовательно включенных конденсатора 8 и резистора 9, соединенных с выводом первичной обмотки высоковольтного трансформатора 7. A limiting capacitor 5 with a leakage resistor 6 is included in one of the external voltage supply leads to the rectifier. The high-voltage power supply also contains a high-voltage transformer 6 and a blocking generator 7. The primary winding of the transformer 6 is connected to the external voltage supply through one rectifier and to the blocking by the other -generator 7. A blocking generator 7 is connected to another input of external voltage through a limiting capacitor 5. The bolking generator 7 is also provided with positive feedback from a series-connected capacitor 8 and a resistor 9 connected to the terminal of the primary winding of the high-voltage transformer 7.

Установка работает следующим образом. Напряжение переменного тока через подводы внешнего напряжения подается на выпрямитель через ограничительный конденсатор 5 и далее на первичную обмотку высоковольтного трансформатора 6 и на блокинг-генератор 7. При этом, если блокинг-генератор 7 закрыт, то выпрямитель работает по схеме удвоения напряжения и накопление энергии на сглаживающем конденсаторе 4 происходит порциями пропорционально емкости ограничительного конденсатора 5 с частотой, равной частоте подводимого напряжения. При большой емкости сглаживающего конденсатора 4 нарастание напряжения на нем происходит плавно, что благоприятно сказывается на работе всех остальных элементов схемы установки при включении подводимого напряжения. При открытом блокинг-генераторе 7 напряжение подается через высоковольтный трансформатор 6 на генератор озона 1. Быстродействие блокинг-генератора 7 обеспечивает крутые фронты импульсов напряжения на высоковольтном трансформаторе 6. Частота следования и длительность импульсов блокинг-генератора 7 выбирается из условия номинального установившегося напряжения на выпрямителе. Конденсатор 8 с резистором 9 положительной обратной связи обеспечивают синхронизацию запуска блокинг-генератора 7 в такт с собственными колебаниями контура, образованного обмотками высоковольтного трансформатора 6 и емкостью генератора озона 1. Installation works as follows. The AC voltage through the external voltage leads is supplied to the rectifier through the limiting capacitor 5 and then to the primary winding of the high voltage transformer 6 and to the blocking generator 7. Moreover, if the blocking generator 7 is closed, the rectifier operates according to the voltage doubling circuit and energy is stored in smoothing capacitor 4 occurs in portions in proportion to the capacity of the limiting capacitor 5 with a frequency equal to the frequency of the input voltage. With a large capacity of the smoothing capacitor 4, the voltage increases on it smoothly, which favorably affects the operation of all other elements of the installation circuit when the input voltage is turned on. When the blocking generator 7 is open, the voltage is supplied through the high-voltage transformer 6 to the ozone generator 1. The speed of the blocking generator 7 provides steep edges of the voltage pulses on the high-voltage transformer 6. The repetition rate and pulse duration of the blocking generator 7 is selected from the condition of the nominal steady-state voltage on the rectifier. A capacitor 8 with a positive feedback resistor 9 provides synchronization of the start of the blocking oscillator 7 to the clock with the natural oscillations of the circuit formed by the windings of the high voltage transformer 6 and the capacity of the ozone generator 1.

В результате осуществления предлагаемого изобретения повышаются удельная производительность, КПД и надежность установки для производства озона. As a result of the implementation of the invention, the specific productivity, efficiency and reliability of the installation for ozone production are increased.

Claims

Installation for the production of ozone, containing two external voltage supply, a rectifier with a diode and a smoothing capacitor connected between the supply, a high voltage transformer, an ozone generator, characterized in that it is equipped with a blocking generator, and its rectifier is an additional diode connected to another diode through a half-wave rectification circuit, in this case, a limiting capacitor with a leakage resistor is connected to one of the external voltage supply leads in front of the rectifier and one rectifier output is connected to one of the outputs of the primary winding of the high voltage transformer, and the other output of the rectifier with a different output of the primary winding of the high voltage transformer through a blocking generator, which is equipped with positive feedback from the primary winding of the high voltage transformer.