Научная статья на тему 'Разработка схем замещения однозонного и двухзонного электрофильтров'

Разработка схем замещения однозонного и двухзонного электрофильтров Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
94
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СХЕМЫ ЗАМЕЩЕНИЯ / ИСТОЧНИК ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ / АППАРАТЫ ЭЛЕКТРОННО-ИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ / ЭЛЕКТРОФИЛЬТР / ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Возмилов Александр Григорьевич, Мельников Александр Викторович, Астафьев Дмитрий Владимирович, Звездакова Ольга Владиленовна, Пархомчук Георгий Евгеньевич

Рассмотрены технологические процессы аппаратов электронно-ионной технологии (ЭИТ) сельскохозяйственного назначения и факторы влияния источника высокого напряжения на них. Приведены электрические схемы замещения однозонных и двухзонных аппаратов электронно-ионной технологии. Показано влияние формы кривой выходного напряжения на вольт-амперные характеристики коронно-разрядной системы, степень очистки воздуха и озо-ногенерирование. Показан механизм влияния выходных параметров источника высокого напряжения, на основе схем замещения, на технологические характеристики аппаратов ЭИТ. Приведённые схемы замещения максимально учитывают взаимосвязи коронноно-раз-рядной системы и источника высокого напряжения (ИВН) в однозонных и двухзонных аппаратах ЭИТ, а также учитывают физические процессы коронного разряда. Было полу-чено аналитическое выражение для расчёта электрической конструктивной ёмкости наи-более часто применяемой в электрофильтрах сельскохозяйственного назначения коронно-разрядной системы «ряд проводов-плоскость» с учётом добавочной электрической ёмко-сти соединительных элементов.В статье показан и описан механизм влияния формы кривой выходного напряжения ИВН на физические процессы протекания коронного разряда и, как следствие, на технологиче-ские процессы аппарата ЭИТ в целом. Показана возможность управления параметрами коронно-разрядной системы и, как следствие, технологическими параметрами всего аппа-рата ЭИТ в целом без изменения конструкции коронно-разрядной системы и, таким обра-зом, изменять либо оптимизировать режим работы аппаратов ЭИТ сельскохозяйственного назначения в конкретных технологических процессах.Проведённые нами исследования показали несоответствие уравнения вольт-амперной характеристики в классическом виде для напряжения постоянного тока с применяемыми на практике выходными параметрами ИВН. На основании полученных результатов нами было получено уравнение вольт-амперной характеристики коронного разряда с учётом выходных параметров ИВН, применяемых на практике.Таким образом, показано, что ИВН не является отдельным элементом аппарата ЭИТ, а является неотъемлемой частью системы «ИВН-коронноно-разрядная система». Его пара-метры задают режим работы аппарата ЭИТ и позволяют его изменять и корректировать в зависимости от требований технологического процесса.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Возмилов Александр Григорьевич, Мельников Александр Викторович, Астафьев Дмитрий Владимирович, Звездакова Ольга Владиленовна, Пархомчук Георгий Евгеньевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SUBSTITUTION SCHEMES DEVELOPMENT FOR SINGLE-STAGE AND TWO-STAGE ELECTRIC PRECIPITATORS

The article presents the technological processes of electron-ion technology (EIT) mechanisms for agricultural purposes and the high voltage source influence factors that affect them. Electric schemes for substitution of single-stage and two-stage mechanisms of electron-ion technology are given. The influence of the output voltage curve shape on the current-voltage characteristics of the corona-discharge system, the degree of air purification and ozone generation is shown. The tech-nique of the high-voltage source output parameters influencing the technical characteristics of EIT mechanisms based on substitution schemes is revealed. The given equivalent circuits maximally take into account the interrelationships of the corona-discharge system and the high voltage source (HVS) in single-zone and two-zone EIT devices, and also take into account the physical processes of the corona discharge. An analytical expression was obtained for the calculation of the electrical design capacity of the most commonly used in electro-static precipitators for agricultural purposes, the corona-discharge system «a series of wires-plane», taking into account the additional electrical capacity of the connecting elements.The article shows and describes the mechanism of influence of the shape of the output voltage curve of the HVS on the physical processes of a corona discharge and, as a result, on the technological processes of the EIT device as a whole. The possibility of controlling the parameters of the corona-discharge system and, as a result, the technological parameters of the entire EIT device as a whole without changing the design of the corona-discharge system and, thus, changing or optimizing the operation mode of EIT devices for agricultural purposes in specific technological processes is shown.Our studies have shown the inconsistency of the equation of the current-voltage characteristics in the classical form for a DC voltage with the HVS output parameters used in practice. Based on the results obtained, we obtained the equation for the current-voltage characteristic of the corona discharge, taking into account the output parameters of the IVN used in practice. Thus, it is shown that the HVS is not a separate element of the EIT apparatus, but is an integral part of the «HVS-corona-discharge system» system. Its parameters set the operation mode of the EIT device and allow it to be changed and adjusted depending on the requirements of the techno-logical process.

Текст научной работы на тему «Разработка схем замещения однозонного и двухзонного электрофильтров»

ВозмилоеА. Г. УО1ШИоуА. С.

доктор технических наук, профессор кафедры «Автомобильный транспорт», ФГАОУВО «Южно-Уральский государственныйуниверситет», (национальный исследовательский

университет), г. Челябинск, Российская Федерация

МелъниковА. В. МеЫкогА. V.

заведующий лабораторией кафедры «Электрооборудование и эл ектротехнол огии», ФГБОУВО «Южно-Уральский государственный аграрныйуниверситет», г. Челябинск, Российская Федерация

АстафъевД. В. АяШ/^ Б. V.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрооборудование и электротехнологии», ФГБОУВО «ЮжноУральский государственный аграрный университет», доцент кафедры «Автомобильный транспорт» ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет», (национальный исследовательский университет), г. Челябинск, Российская Федерация

Звездакова О. В.

О. V.

кандидат технических наук, доцент кафедры «Электрооборудование и электротехнологии», ФГБОУВО «ЮжноУральский государственный аграрныйуниверситет», доцент кафедры «Автомобильный транспорт», ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет», (национальный исследовательский университет), г. Челябинск, Российская Федерация

Пархомчук Г. Е. Рагккотскик С. Е.

студент энергетического факультета, ФГБОУВО «ЮжноУральский государственный аграрный университет», г. Челябинск, Российская Федерация

УДК 621.3

РАЗРАБОТКА СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ ОДНОЗОННОГО И ДВУХЗОННОГО ЭЛЕКТРОФИЛЬТРОВ

Рассмотрены технологические процессы аппаратов электронно-ионной технологии (ЭИТ) сельскохозяйственного назначения и факторы влияния источника высокого напряжения на них. Приведены электрические схемы замещения однозонных и двухзонных аппаратов элек-

тронно-ионной технологии. Показано влияние формы кривой выходного напряжения на вольт-амперные характеристики коронно-разрядной системы, степень очистки воздуха и озо-ногенерирование. Показан механизм влияния выходных параметров источника высокого напряжения, на основе схем замещения, на технологические характеристики аппаратов ЭИТ.

Приведённые схемы замещения максимально учитывают взаимосвязи коронноно-раз-рядной системы и источника высокого напряжения (ИВН) в однозонных и двухзонных аппаратах ЭИТ, а также учитывают физические процессы коронного разряда. Было получено аналитическое выражение для расчёта электрической конструктивной ёмкости наиболее часто применяемой в электрофильтрах сельскохозяйственного назначения коронно-разрядной системы «ряд проводов-плоскость» с учётом добавочной электрической ёмкости соединительных элементов.

В статье показан и описан механизм влияния формы кривой выходного напряжения ИВН на физические процессы протекания коронного разряда и, как следствие, на технологические процессы аппарата ЭИТ в целом. Показана возможность управления параметрами коронно-разрядной системы и, как следствие, технологическими параметрами всего аппарата ЭИТ в целом без изменения конструкции коронно-разрядной системы и, таким образом, изменять либо оптимизировать режим работы аппаратов ЭИТ сельскохозяйственного назначения в конкретных технологических процессах.

Проведённые нами исследования показали несоответствие уравнения вольт-амперной характеристики в классическом виде для напряжения постоянного тока с применяемыми на практике выходными параметрами ИВН. На основании полученных результатов нами было получено уравнение вольт-амперной характеристики коронного разряда с учётом выходных параметров ИВН, применяемых на практике.

Таким образом, показано, что ИВН не является отдельным элементом аппарата ЭИТ, а является неотъемлемой частью системы «ИВН-коронноно-разрядная система». Его параметры задают режим работы аппарата ЭИТ и позволяют его изменять и корректировать в зависимости от требований технологического процесса.

Ключевые слова: схемы замещения, источник высокого напряжения, аппараты электронно-ионной технологии, электрофильтр, высокое напряжение.

SUBSTITUTION SCHEMES DEVELOPMENT FOR SINGLE-STAGE AND TWO-STAGE ELECTRIC PRECIPITATORS

The article presents the technological processes of electron-ion technology (EIT) mechanisms for agricultural purposes and the high voltage source influence factors that affect them. Electric schemes for substitution of single-stage and two-stage mechanisms of electron-ion technology are given. The influence of the output voltage curve shape on the current-voltage characteristics of the corona-discharge system, the degree of air purification and ozone generation is shown. The technique of the high-voltage source output parameters influencing the technical characteristics of EIT mechanisms based on substitution schemes is revealed.

The given equivalent circuits maximally take into account the interrelationships of the corona-discharge system and the high voltage source (HVS) in single-zone and two-zone EIT devices, and also take into account the physical processes of the corona discharge. An analytical expression was obtained for the calculation of the electrical design capacity of the most commonly used in electrostatic precipitators for agricultural purposes, the corona-discharge system «a series of wires-plane», taking into account the additional electrical capacity of the connecting elements.

The article shows and describes the mechanism of influence of the shape of the output voltage curve of the HVS on the physical processes of a corona discharge and, as a result, on the technological processes of the EIT device as a whole. The possibility of controlling the parameters of the corona-discharge system and, as a result, the technological parameters of the entire EIT device as a whole without changing the design of the corona-discharge system and, thus, changing or optimizing the operation mode of EIT devices for agricultural purposes in specific technological processes is shown.

Our studies have shown the inconsistency of the equation of the current-voltage characteristics in the classical form for a DC voltage with the HVS output parameters used in practice. Based on the results obtained, we obtained the equation for the current-voltage characteristic of the corona discharge, taking into account the output parameters of the IVN used in practice.

Thus, it is shown that the HVS is not a separate element of the EIT apparatus, but is an integral part of the «HVS-corona-discharge system» system. Its parameters set the operation mode of the EIT device and allow it to be changed and adjusted depending on the requirements of the technological process.

Key words: substitution schemes, high-voltage source, mechanisms related to electronic-ion technology, electric precipitator, high voltage.

При проектировании аппаратов электронно-ионной технологии (ЭИТ) необходимо иметь возможность определения основных технологических и электротехнических параметров электрофильтров. Расчёт переходных процессов в системе «источник высокого напряжения (ИВН) — коронно-разрядная система» и выражения для вольт-амперных характеристик (ВАХ) с целью уточнения режима работы рабочей установки аппаратов ЭИТ и выдвижения соответствующих требований к ИВН возможно на основе эквивалентных схем замещения электрофильтров.

В работах [1-10] при рассмотрении различных вариантов коронно-разрядных систем были получены и приведены выражения, описывающие их вольт-амперные характеристики. Проводя анализ данных зависимостей, можно сделать вывод, что в общем виде уравнение вольт-амперной характеристики коронного разряда можно записать:

(I = вку - и0)и

и=т , (1)

где О — коэффициент, зависящий от типа коронно-разрядной системы (геометрический коэффициент); К — подвижность ионов, (м/с)/(В/м).

Подвижность ионов, согласно [6], нельзя считать величиной постоянной. Она зависит в некотором диапазоне от результирующей напряжённости поля и, как следствие, от приложенного к коронно-разрядной системе напряжения.

Основной характеристикой работы электрофильтров является эффективность очистки и обеззараживания фильтруемой ими воздушной (газовой) среды.

Анализируя зависимости степени очистки аппаратов ЭИТ, можно сделать вывод, что она зависит от приложенного к коронно-разрядной системе напряжения:

г}~1-ехр (—ки2), (2)

где к — коэффициент размерности, 1/В2.

Процессу коронного разряда, а, следовательно, и всем аппаратам ЭИТ, присущи функции озоногенерирования и ионогенери-рования.

Наиболее интересен первый процесс, а именно процесс озоногенерирования аппаратами ЭИТ сельскохозяйственного назначения. С одной стороны, в сельском хозяйстве есть технологические процессы, в которых озон применяется в качестве «рабочего инструмента». При очистке вентиляционного воздуха электрофильтрами существует ограничение его максимальной концентрации (ПДК озона в РФ — 0,1 мкг/м3, в США — 0,2 мкг/м3) [1].

Анализируя результаты предыдущих исследований [11], можно сделать вывод, что при отрицательной и положительной короне концентрация озона на выходе аппарата ЭИТ будет прямо пропорциональна току коронно-разрядной системы:

сш± ~ /. (3)

При описании процессов, происходящих в рабочей установке электрофильтров, существенную роль играет правильный выбор эквивалентной электрической схемы замещения. Этот выбор необходим при учёте требований к источнику высокого напряжения на этапе его расчёта и проектирования.

Электрофильтры подразделяются на два типа: однозонные, в которых зарядка и осаждение частиц происходят в одной зоне, и двухзонные, использующие как коронный разряд (зона зарядки), так и электростатический эффект (зона осаждения) [11-13].

В работах [4, 14-16] приведены эквивалентные электрические схемы замещения однозонных электрофильтров. На основании анализа данных схем и учёта их недостатков нами была составлена эквивалентная схема

замещения однозонного электрофильтра, которая приведена на рисунке 1.

Данная схема отличается от схем [4, 14-16] тем, что вместо диода и противоэдс, которые обуславливали одностороннюю проводимость коронного разряда (униполяр-ность) и начальное напряжение зажигания короны, поставлен неуправляемый электронный ключ Применение в схеме замещения противоэдс является нерациональным, т.к. она не исключается из схемы замещения при зажигании короны и получается, что напряжение на коронно-разрядной системе меньше напряжения питания на величину противоэдс, что является неверным. Так же дифференциальная ёмкость, обусловленная объёмным зарядом, созданным ионами и заряженными частицами, перемещена за ключ КО, т.к. объёмным зарядом можно пренебречь до момента зажигания коронного разряда при рассмотрении коронно-разрядной системы, т.е. для упрощения принять условие, что объёмные заряды создаются только коронным разрядом.

Данная схема замещения максимально учитывает все особенности однозонных аппаратов ЭИТ, такие как конструктивные (Яуг и Сг) и особенности самого коронного разряда (УЛ, СДИФ и ЯДИФ). Роль идеализированного неуправляемого электронного ключа (динистора) УЛ заключается в том, что он открывается при достижении определённого уровня напряжения — напряжения зажигания короны, и в дальнейшем имеет прово-

димость, равную да. Тем самым, условием для работоспособности схемы замещения является то, что до достижения напряжения зажигания СДИФ = 0, аЯДИФ велико, но меньше

т.е.:

1ипи^и0_ Ддиф -> оо . (4)

На основании схемы, приведённой на рисунке 1, была составлена электрическая эквивалентная схема замещения двухзонного электрофильтра, которая приведена на рисунке 2.

Приведённая схема учитывает вариант раздельного питания зоны зарядки и зоны осаждения электрофильтра. Дифференциальная электрическая ёмкость СО обусловлена объёмным зарядом, который создаётся заряженными частицами, попавшими в зону осаждения из зоны зарядки. Нелинейное сопротивление ЯО обусловлено осаждением заряженных частиц на осадительные электроды, и его нелинейность обусловлена в общем случае неоднородностью концентрации поступающих заряженных частиц при работе электрофильтра, т.к. запылённость среды в реальных условиях не является величиной постоянной и зависит от многих факторов.

Сопротивление токам утечки и геометрическая (конструктивная) электрическая ёмкость коронно-разрядной системы зависят от конструкции электрофильтра и применяемых изоляционных материалов. Если значение сопротивления токов утечки с достаточ-

коронно-разрядная система

Ui и U2 — постоянная и переменная составляющие питающего напряжения UmiT соответственно; Сдоб — добавочная электрическая ёмкость ИВн, Сг и СДИф — геометрическая (конструкционная) и дифференциальная электрические ёмкости электрофильтра соответственно; Ryx и R-диф — сопротивление токов утечки и дифференциальное сопротивление коронно-разрядной системы соответственно

Рисунок 1. Электрическая принципиальная схема замещения однозонного электрофильтра

40 -

Electrical and data processing facilities and systems. № 3, v. 14, 2018

ной точностью можно определить только при электрических испытаниях конкретной конструкции электрофильтра, то значение геометрической ёмкости с достаточной точностью можно определить аналитически,

рассматривая конкретную конструкцию коронно-разрядной системы. Значение геометрической ёмкости можно рассчитать по выражениям, приведённым в работе [17].

ИБН

коронно-разрядная система

Зона осаждения

Яуто и К0 — сопротивление токов утечки в зоне осаждения и нелинейное сопротивление соответственно; Сго иС0 — геометрическая и дифференциальная ёмкости зоны осаждения соответственно

Рисунок 2. Электрическая принципиальная схема замещения двухзонного электрофильтра

Нами было получено аналитическое выражение для расчёта электрической конструктивной ёмкости, наиболее часто применяе-мойвэлектрофильтрахсельскохозяйственного назначения коронно-разрядной системе «ряд проводов — плоскость» с учётом добавочной электрической ёмкости:

г _ _П2ПЕЕ0Ш___

^ - —^—/ -.- -о— -I- Ццоб ^ (5)

1п\

где и — количество коронирующих электродов; I— длина коронирующего электрода, м; к — расстояние коронирующий электрод — плоскость, м; а — расстояние между корони-рующими электродами, ш,г — радиус коронирующего электрода, м; N — количество плоскостей; СДОБ — значение добавочной электрической ёмкости, согласно электрическим эквивалентным схемам замещения электрофильтров. Количество плоскостей N=1 для системы «ряд проводов — плоскость» и М= 2 для системы «ряд проводов между двумя плоскостями».

Одним из существенных явлений коронного разряда является прерывистый эффект коронного разряда. Он заключается в самозапирании короны и выражается в импульс-ности разрядного тока. Данный эффект, согласно [5, 6, 18], напрямую зависит от приложенного к коронно-разрядной системе

напряжения и, как следствие, от формы кривой данного напряжения. Чем больше приложенное к разрядному промежутку напряжение, тем скорее совершается процесс запирания короны и тем больше, следовательно, частота импульсов тока. Наличие на некотором расстоянии от катода — коронирующего электрода объёмного заряда отрицательных ионов, согласно уравнению Пуассона и законам движения заряженных частиц в газе, ограничивает плотность разрядного тока [6]. Частота следования импульсов обуславливается временем рассеяния объёмного заряда, образованного возле коронирующего электрода отрицательных ионов. При этом для возникновения нового импульса не обязательно, чтобы отрицательные ионы достигли анода — осадительного электрода, достаточно, чтобы они отодвинулись на некоторое, сравнительно небольшое расстояние от области образования короны

[5, 6].

Таким образом, точка коронирования является источником (генератором) импульсов тока высокой частоты, а сумма этих токов и будет являться результирующим током коронно-разрядной системы. Эффект запирания коронного разряда зависит от приложенного к коронно-разрядной системе напряжения и учащается с ростом последнего [5, 6].

- 41

Следовательно, можно сделать вывод, что ток коронно-разрядной системы зависит от объёмной плотности заряда в точке корони-рования, которая является функцией напряжённости электрического поля, и, следовательно, от действующего напряжения, приложенного к ней.

Большинство аппаратов ЭИТ питается выпрямленным напряжением, т.е. униполярным пульсирующим напряжением, т.е. напряжением, форма кривой которого имеет подъёмы и спады (передний и задний фронт пульсации). Таким образом, можно сделать вывод на основании исследований [5, 6, 18], что во время спада питающего напряжения (задний фронт пульсации) возможно учащение эффекта запирания коронного разряда из-за спада эмиссии электронов с корониру-ющего электрода и большой плотности заряда вокруг него от предварительно произведённой ионизации. Другими словами, каждый последующий импульс разряда в точке коронирования будет запираться предыдущим, т.к. подвижность заряженных пылевых частиц меньше подвижности электронов [5, 19], то они не успевают отодвинуться от точки коронирования на некоторое расстояние для формирования нового импульса короны, и этот импульс происходит позже, т.е. растёт скважность импульсов тока в точках коронирования и снижается значение результирующего тока.

Отсюда можно сделать вывод о том, что чем больше время спада напряжения (чем больше длительность заднего фронта пульсации), тем меньше результирующий ток при одном и том же действующем напряжении.

Все аппараты ЭИТ являются активно-ёмкостной системой, а это значит, что задний фронт пульсации будет всегда длительнее, чем передний, т.е. время спада напряжения будет всегда больше времени его нарастания до амплитудного значения > Су-]-). Именно изменение времени спада пульсации позволяет, согласно ранее сказанному, изменять время запирания коронного разряда.

Оценка формы кривой напряжения производится по двум известным коэффициентам:

1. Коэффициент пульсации напряжения — величина, равная отношению наи-

большего значения переменной составляющей пульсирующего напряжения к его постоянной составляющей:

ит~.

Кп =

и=

(6)

2. Коэффициент амплитуды кривой переменного напряжения — величина, равная отношению максимального по модулю за период значения напряжения к действующему значению периодического напряжения:

КА = 1Г- (7)

ид

Данные коэффициенты, приняв условие, что и= ~ ид можно связать следующим соотношением:

КА « Кп + 1. (8)

Следовательно,

ит

U

д

Кп+1

(9)

В свою очередь, коэффициент пульсации имеет зависимость от частоты следования пульсаций:

Кп =

(10)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

2т/т'

где т — показатель пульсности схемы выпрямления;/— частота следования пульсаций, Гц.

ит

fi/д«

2mfCR

4-1

^ _ ДдиФ'Дут ЯдИф+Яут

= Сдоб + Сго + С.

(11)

-ДИФ

Из зависимости (11) видно, что при ит = сошЬ значение действующего напряжения (ид) будет различным; так, при увеличении суммарной электрической ёмкости системы, частоты или совместно электрической ёмкости и частоты значение действующего напряжения возрастает. Также можно сказать, что одно и то же значение действующего напряжения при неизменном значении амплитуды пульсации может быть получено при различных значениях суммарной электрической ёмкости системы и частоте следования пульсаций. Суммарное электрическое сопротивление системы (К) записано согласно эквивалентной электрической схеме

замещения аппарата ЭИТ, приведённой на рисунке 1.

Можно сделать вывод, что за счёт изменения добавочной ёмкости и частоты следования пульсаций изменятся значения действующего напряжения и тока, с помощью которых, согласно зависимостям (1)—(3) и (11) с учётом схем 1, 2 и эффекта запирания коронного разряда, можно управлять параметрами коронно-разрядной системы и, как следствие, технологическими параметрами всего аппарата ЭИТ в целом. Тем самым оптимизировать режим работы аппаратов ЭИТ сельскохозяйственного назначения в конкретных технологических процессах.

Результаты и обсуждение В работе [20] нами было показано влияние частоты выходного напряжения ИВН и добавочной ёмкости конденсаторной батареи на вольт-амперные характеристики короннораз-рядной системы электрофильтра-озонатора.

На рисунке 4 показаны осциллограммы выходного напряжения ИВН с максимальным коэффициентом пульсаций при частоте следования пульсаций 50 Гц без подключения дополнительных емкостей и с минимальным при частоте следования пульсаций 200 Гц с максимальной ёмкостью 3760 пФ в выходном каскаде ИВН.

Влияние частоты пульсаций

Влияние ёмкости

Влияние частоты и ёмкости

—ОпФ; 50Гц

-Оп»; 200Гц .

4,5 5 5,5 6 6,5 Напряжение коронно-разрядной системы, кВ 5 5,5 6 6,5 7 Напряжение коронно-разрядной системы, кВ

-0п»;50Гц —3760ПФ; 200Гц

Напряжение коронно-разрядной системы, кВ

Напряжение коронно-разрядной системы, кВ

Напряжение коронно-разрядной системы, кВ

Напряжение коронно-разрядной системы, кВ

Рисунок 3. ВАХ электрофильтра-озонатора при различных величинах частоты и пульсаций выходного напряжения ИВН

1

§

1111 1111 1 11 1 1 1 1 1

111? 1111

__

■ в

б)

а) 0 пФ 50Гц; б) 3760 пФ 200Гц. Масштаб У = 5 В/см; Х = 5 мс/см; КДЕЛ= 758 Рисунок 4. Осциллограммы выходного напряжения ИВН

Анализ полученных результатов, представленных на рисунке 3, показывает, что при увеличении частоты или уменьшении коэффициента пульсаций происходит сдвиг ВАХ в область больших напряжений. При введении дополнительной электрической ёмкости в выходной каскад уменьшается градиент изменения выходного напряжения, т.е. форма выходного напряжения становится

более близкой к постоянному напряжению. Данные зависимости отражают влияние формы выходного напряжения ИВН на ВАХ аппарата ЭИТ. Это позволяет получить тот же ток коронно-разрядной системы при больших значениях действующего напряжения, приложенного к коронно-разрядной системе и, как следствие, увеличить мощность коронного разряда. Таким образом, выражение (1)

ELECTRICAL FACILITIES AND SYSTEMS

является справедливым лишь для «источника постоянного тока».

Таким образом, выражение (1), описывающее ВАХ, можно записать в виде: 7 = GKKV(U - U0)U

■ К = /00 , (12)

= f(U(t))

где Ки — коэффициент, зависящий от формы питающего аппарат ЭИТ напряжения; U — действующее значение питающего аппарат ЭИТ напряжения ИВН, В.

Выводы

1. Изменение формы кривой выходного напряжения ИВН оказывает существенное влияние на режим работы аппарата ЭИТ.

2. При уменьшении коэффициента пульсаций, т.е. при приближении формы кривой напряжения ИВН к напряжению постоянного

Список литературы

1. Возмилов А.Г., Астафьев Д.В., Матвеев С.Д. Применение озона в технологических процессах птицеводства и критерии сравнительной оценки озонаторов // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. № 3. С. 13-16.

2. Астафьев Д.В. Исследование и разработка электрофильтра-озонатора для очистки и озонирования воздушной среды в цехе инкубации (на примере помещения хранения инкубационных яиц): дис. ... канд. техн. наук. Челябинск: ЧГАА, 2010.135 с.

3. Райзвих В.Г. Исследование концентрации озона в воздушной среде вблизи аппаратов электронно-ионной технологии сельскохозяйственного назначения // Вестник Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова. 2001. № 1. С. 89-97.

4. Экотехника: Защита атмосферного воздуха от выбросов пыли, газа и туманов / Под ред. Л.В. Чекалова. Ярославль: Изд-во «Русь», 2004. 424 с.

5. Капцов H.A. Электрические явления в газах и вакууме. Л.: ОГИЗ Ростехиздат, 1947. 808 с.

6. Капцов H.A. Коронный разряд и его применение в электрофильтрах. М.: ОГИЗ, 1947. 227 с.

тока, происходит сдвиг ВАХ в область больших напряжений, и наоборот.

3. При уменьшении коэффициента пульсаций, т.е. при приближении формы кривой напряжения ИВН к напряжению постоянного тока, степень очистки электрофильтра возрастает, и наоборот.

4. Уменьшение коэффициента пульсаций выходного напряжения, т.е. приближение формы кривой напряжения ИВН к напряжению постоянного тока, позволяет снизить концентрацию озона на выходе аппарата ЭИТ, и наоборот.

5. Классическое уравнение ВАХ коронного разряда справедливо лишь при питании коронно-разрядной системы напряжением постоянного тока. Необходимо учитывать влияние формы кривой питающего напряжения аппарата ЭИТ.

7. Попков В.И., Рябая С.И. Распределение тока униполярной короны на некорони-рующем и коронирующем электродах // Электричество. 1974. №11.С. 45-51.

8. Соколов А.Г. Исследование уравнений коронного разряда для коаксиальных цилиндров // Электричество. 1972. № 4. С. 20-23.

9. Васяев В.И., Верещагин И.П. К расчёту характеристик униполярного коронного разряда в системе «ряд проводов между плоскостями» // Электричество. 1972. № 5. С. 34-39.

10. Файн В.Б. Расчёт вольт-амперной характеристики униполярного коронного разряда в системе электродов «провод — две плоскости» // Электричество. 1977. № 1. С. 7-11.

11. Райзвих В.Г. Разработка и обоснование основных положений по проектированию аппаратов ЭИТ сельскохозяйственного назначения с учётом образования озона: дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 2002. 129 с.

12. Тайманов С.Т. Исследование и разработка системы электроочистки воздуха и дезинфекции яиц в инкубаторе: дис. ... канд. техн. наук. Челябинск, 1995. 178 с.

13. Возмилов А.Г. Электроочистка и электрообеззараживание воздуха в промыш-

ленном животноводстве и птицеводстве: дис. ... д-ратехн. наук. Челябинск, 1993. 400 с.

14. Чекалов Л.В. Электрические режимы и источники питания электрофильтров // Промышленная и санитарная очистка газов. Обзорная информация. М.: ЦИНТИ-ХИМНЕФТЕМАШ, 1982. 28 с.

15. Чекалов Л.В., Громова С.А. Новые способы и источники питания электрофильтров // Промышленная и санитарная очистка газов. Обзорная информация. М.: ЦИНТИ-ХИМНЕФТЕМАШ, 1986. 30 с.

16. Санаев Ю.И. Методы повышения эффективности работы электрофильтров // Промышленная и санитарная очистка газов. Обзорная информация. М.: ЦИНТИ-ХИМНЕФТЕМАШ, 1986. 23 с.

17. Иоссель Ю.Я., Качанов Э.С., Струнс-кий М.Г. Расчёт электрической ёмкости. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1981. 288 с.

18. Куду К.Ф. О начальных стадиях разряда с острия в воздухе. Тарту: Типография имениХансаХейдеманна, I960. 56 с.

19. Страус В. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. М.: Химия, 1981. 616 с.

20. Возмилов А.Г., Мельников А.В., Еськова С.М. Влияние выходных параметров источника высокого напряжения на технологические характеристики аппаратов электронно-ионной технологии сельскохозяйственного назначения // Достижения науки и техники АПК. 2011. № 5. С. 76-78.

References

1. Vozmilov A.G., Astafev D.V., Mat-veev S.D. The Use of Ozone in Poultry Production Processes and Criteria for Comparative Evaluation of Ozonizers. Mechanization and Electrification of Agriculture, 2007, No. 3, pp. 13-16. [inRussian],

2. Astafyev D.V. Research and Development of an Electrostatic Precipitator-Ozonizer for Cleaning and OzonatingAirin the Incubation Workshop (on example of Storage Room for Hatching Eggs): Cand. Engin. Sci. Diss. Chelyabinsk, CHGAAPubl., 2010. 135 p. [in Russian],

3. Rajzvih V. G. Study of the Concentration of Ozone in the Air near the Apparatus of Electronic-Ionic Technology for Agricultural Purposes. Bulletin of the Altai State Technical Uni-

versity. I.I. Polzunova, 2001, No. 1, pp. 89-97. [in Russian],

4. Ecotechniques: Protection of Atmospheric Air from Emissions of Dust, Gas and Fog. Edited by L.V. Chekalova. Yaroslavl', Rus' Publ., 2004. 424 p. [in Russian],

5. Kaptsov N.A. Electrical Phenomena in Gases and Vacuum. Leningrad, OGIZ Ros-tekhizdat, 1947. 808 p. [inRussian],

6. Kaptsov N.A. Corona Discharge and its Application in Electrostatic Precipitators. Moscow, OGIZ, 1947. 227 p. [inRussian],

7. Popkov V.I., Ryabaya S.I. The Current Distribution of the Unipolar Corona on Non-Corona and Corona Electrodes. Electricity., 1974, No. 11, pp. 45-51. [in Russian],

8. Sokolov A.G. Investigation of the Corona Discharge Equations for Coaxial Cylinders. Electricity, 1972, No. 4, pp. 20-23. [in Russian],

9. Yasyaev Y.I., Vereshchagin I.P To the Calculation of the Characteristics of a Unipolar Corona Discharge in the System «a Series of Wires between Planes». Electricity, 1972, No. 5, pp. 34-39. [inRussian],

10. Fajn V.B. The Calculation of the Current-Voltage Characteristics of the Unipolar Corona Discharge in the System of Electrodes «Wire — Two Planes ».Electricity, 1977, No. 1, pp. 7-11. [inRussian],

11. Rajzvih V.G. Development and Substantiation of the Main Provisionsfor the Design of EITDevicesfor Agricultural Purposes with Account of Ozone Formation: Cand. Engin. Sci. Diss. Chelyabinsk, 2002. 129 p. [in Russian],

12. Tajmanov S.T. Research and Development of the System of Electrical Air Cleaning and Disinfection of Eggs in an Incubator: Cand. Engin. Sci. Diss. Chelyabinsk, 1995. 178 p. [in Russian],

13. Vozmilov A.G. Electrical Cleaning and Electrical Disinfection of Air in Industrial Livestock and Poultry Farming: Dr. Engin. Sci. Diss. Chelyabinsk, 1993. 400 p. [inRussian],

14. Chekalov L.V. Electric Modes and Power Sources of Electrostatic Precipitators. Industrial and Sanitary Gas Cleaning. Overview Information. Moscow, TSINTIHIMNEFTE-MASHPubl., 1982. 28 p. [inRussian],

15. Chekalov L.V., Gromova S.A. New Ways and Power Sources of Electrostatic Precipitators. Industrial and Sanitary Gas

Cleaning. Overview Information. Moscow, TSINTIHIMNEFTEMASH Publ., 1986. 30 p. [in Russian],

16. Sanaev U.I. Methods to Improve the Efficiency of Electrostatic Precipitators. Industrial and Sanitary Gas Cleaning. Overview Information. Moscow, TSINTIHIMNEFTEMASH Publ., 1986. 23 p. [inRussian],

17. Iossel' U.J., Kachanov E.S., Strun-sky M.G. Calculation of Electrical Capacity. 2nd ed. Moscow, Energoizdat Publ., 1981. 288 p. [inRussian],

18. Kudu K.F. About the Initial Stages of Discharge from the Tip in the Air. Tartu,

Tipografiya imeni Hansa Hejdemanna, I960. 56 p. [in Russian],

19. Straus V. Industrial Gas Cleaning: Transl.from Engl. Moscow, Himiya Publ., 1981. 616 p. [in Russian],

20. Vozmilov A.G., Melnikov A.V., Esko-va S.M. Influence of the Output Parameters of the High Voltage Source on the Technological Characteristics of the Apparatus of the Electron-Ion Technology for Agricultural Purposes. Achievements of Science and Technology of the Agro-Industrial Complex, 2011, No. 5, pp. 76-78. [inRussian],

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.