RU2763869C1

RU2763869C1 - Способ формирования напряжения сложной формы

Info

Publication number: RU2763869C1
Application number: RU2020139411A
Authority: RU
Inventors: Николай Михайлович Верещагин; Алексей Александрович Коровин
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2022-01-11

Abstract

Изобретение относится к системам очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений, а именно к конструкции системы электропитания. При осуществлении способа с подачей совместно постоянного и импульсного напряжения нагрузку в виде системы электродов подключают параллельно выпрямительному диоду и конденсатору фильтра, включенному последовательно со вторичной обмоткой трансформатора, емкость конденсатора рассчитывается по формуле. Интервал времени, в течение которого открыт диод, выбирается меньше периода следования импульсов, а полярность напряжения на нагрузке задается направлением включения диода. Уменьшаются габариты и масса устройства, упрощается схема. 2 ил.

Description

Изобретение относится к системам продувки и очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в бытовых помещениях, производственных цехах, медицинских кабинетах, овощехранилищах и т.д., а именно к конструкции системы электропитания вентилятора - озонатора совместно постоянным и импульсным напряжениями.

Известно, что питание комбинированным напряжением приводит к увеличению скорости электрического ветра вентилятора - озонатора [1].

Известно устройство формирования напряжения сложной формы, содержащего два источника постоянного напряжения, соединенные разноименными полюсами через резисторы к конденсатору, параллельно к нижнему источнику включен ключ со встречным диодом и с системой управления, реактор и электроды электрофильтра. Напряжение на электродах формируется за счет постоянного напряжения от источника и напряжения разряда конденсатора во время открытия ключа [2].

Недостатками этого устройства являются большие габариты и масса устройства, сложность схемы, обусловленное наличием двух высоковольтных источника напряжения.

Известно устройство формирования напряжения сложной формы, содержащего источник импульсов и источник постоянного напряжения, обеспечивающий предварительную подачу на электростатический осадитель заданного постоянного напряжения; накопительный конденсатор с включенным с ним последовательно индуктором и ключ, параллельно которому включено антипараллельное выпрямительное устройство. При этом напряжение формируется за счет наложения импульсного напряжения на постоянное [3].

Недостатками этого устройства являются большие габариты и масса устройства, сложность схемы, обусловленное наличием двух источников напряжения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ увеличения скорости электрического ветра за счет использования комбинированного напряжения питания. Это осуществляется подачей на электроды последовательно с постоянным напряжением импульсного напряжения, длительность импульсов которого выбирается значительно меньше периода следования импульсов [4].

Недостатками данного способа являются большие габариты и масса устройства, сложность схемы, обусловленное наличием высоковольтного источника напряжения и генератора высоковольтных импульсов.

Основным техническим результатом предлагаемого способа формирования напряжения сложной формы является уменьшение габаритов и массы устройства, упрощение схемы.

Технический результат достигается тем, что нагрузку, в виде системы электродов, подключают параллельно выпрямительному диоду и конденсатору фильтра, включенному последовательно со вторичной обмоткой трансформатора, емкость конденсатора С рассчитывается по формуле

где I_н - ток нагрузки, А;

U_m - амплитуда пульсаций напряжения, В;

f - частота работы преобразователя напряжения, Гц,

при этом интервал времени, в течение которого открыт диод, выбирается значительно меньше периода следования импульсов, а полярность напряжения на нагрузке задается направлением включения диода

На фиг. 1 приведена схема устройства формирования напряжения сложной формы, где ЭС - электродная система. Форма напряжения питания представляет собой сумму постоянного напряжения и импульсного, имеющая бестоковую паузу. На фиг. 2 показана форма и параметры данного напряжения.

Устройство содержит электродную систему ЭС и преобразователь напряжения, к которому подключен повышающий трансформатор Тр с коэффициентом трансформации n. Параллельно к нагрузке подключается выпрямительный диод VD и накопительный конденсатор С последовательно со вторичной обмоткой трансформатора. С_ЭС - емкость, образованная электродной системой.

Принцип работы устройства заключается в следующем. Конденсатор С является выходным фильтром источника напряжения и обеспечивает постоянное напряжение на нагрузке. Для обеспечения заданной амплитуды пульсаций напряжения на нагрузке емкость конденсатора С рассчитывается по формуле

, где I_н - ток нагрузки, U_m - амплитуда пульсаций, f - частота работы преобразователя напряжения. Во время зарядки конденсатора С диод VD находится в открытом состоянии, напряжение на нагрузке равняется нулю. Это приводит к уменьшению постоянной составляющей напряжения на нагрузке. Напряжение на нагрузке можно рассчитать по формуле

, где U_C - напряжение до которого заряжается конденсатор фильтра, t_и - интервал времени открытого состояния диода, Т - период следования импульсов. Поэтому интервал времени открытого состояния диода должен быть значительно меньше периода следования импульсов. После изменения полярности напряжения на первичной обмотке трансформатора на противоположную к электродной системе прикладывается напряжение равное сумме напряжений конденсатора и вторичной обмотки трансформатора. Это приводит к резонансной зарядке емкости электродной системы С_ЭС до напряжения 4U_C.

Таким образом, к электродной системе помимо постоянной составляющей прикладываются короткие импульсы, которые наложены на постоянную составляющую (фиг. 2).

Полярность напряжения на нагрузке задается направлением диода VD. Если диод имеет направление как показано на фиг. 1, то на острие подается отрицательное напряжение и в электродной системе зажигается отрицательный коронный разряд. Если диод имеет противоположное направление, то на острие подается положительное напряжение и в электродной системе зажигается положительный коронный разряд.

Таким образом, данный способ в отличии от прототипа имеет простую схему, существенно меньшие массу и габариты.

Список литературы

1. Верещагин Н.М., Васильев В.В. Исследование вентилятора коронного разряда при питании комбинированного напряжения // Современные технологии в науке и образовании - СТНО-2017: сб. тр. междунар. науч.-техн. и науч.-метод, конф. - Рязань: РГРТУ. - 2017. Т. 4. С. 132-136.

2. Патент №1477477 А1, кл. В03С 3/68.

3. Патент №2385189 С2, кл. В03С 3/68.

4. Патент №2621386 С1, кл. F24F 3/00.

Claims

Способ формирования напряжения питания электродов, расположенных рядами параллельно потоку газа, в системах очистки воздуха, включающий подачу совместно постоянного и импульсного напряжения, отличающийся тем, что нагрузку в виде системы электродов подключают параллельно выпрямительному диоду и конденсатору фильтра, включенному последовательно со вторичной обмоткой трансформатора, емкость конденсатора С рассчитывается по формуле
где I_н - ток нагрузки, А;
U_m - амплитуда пульсаций напряжения, В;
f - частота работы преобразователя напряжения, Гц,
при этом интервал времени, в течение которого открыт диод, выбирается меньше периода следования импульсов, а полярность напряжения на нагрузке задается направлением включения диода.