【精品】电收尘器用高压脉冲电源的参数分析

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1、图一出一冲击击穿电压:u0—直流击穿电压:tp—放电。电收尘器用高压脉冲电源的参数分析华南理工大学环境科学研究所冯肇霖王向德一、前言采用脉冲电源供电，不但提高收集高比电阻率（P>10"Q/cm）的收尘效率。脉冲电源的参数直接影响电收尘器的应用范围和效果。本文主要分析脉冲电源的重要参数一一脉冲幅值、宽度和波形。应用气体的伏秒特性，分析了电收尘器在脉冲作用下的击穿电压和电压作用时间，分析了脉冲幅值和脉冲宽度的函数关系，其关系式为：Up二AJl+y（Up——脉冲幅度；t——脉冲宽度;A和T——为实验常数；）。脉冲宽度在直30uS—600PSZ间取值时，电收尘器的脉冲操作电

2、压幅值是直流操作电压的1.5—2倍。对于等效为容性负载的电收尘器分析了脉冲供电时的电路时间常数及对不同脉宽（周期）的脉冲序列供电作了分析，指出了对确定的电路吋间常数适当选择脉宽和幅值，可在电收尘器极板间得到稳定的脉冲电压（电流）和直流分量电压（电流）。使采用单一脉冲电源供电和采用肓流与脉冲电源叠加供电一样高效。最后讨论了脉冲的波形。对矩形脉冲和止弦半波脉冲分别作用在同一收尘器时的极间电压波形进行分析，结果是矩形脉冲和正弦半波脉冲电源供电在工程上是可行的。通过以上分析，本文为电收尘器在工程上应用脉冲电源供电提供了基木的理论依据。二、脉冲电源的脉冲幅值和脉冲宽度脉冲供电

3、的伏点在于它能够给电收尘器的电极间施加比起晕电压（或直流击穿电压）高得多的操作电压，为电极间提供了较高的峰值电压，提高了粉尘微粒的荷电量和驱进速度，并当电极间的介质为空气或空气与烟、尘微粒的混合气体。气体的电气特性。除了一般的伏安特性外，对脉冲供电关系较大的还有介质的伏秒特性。按照气体击穿的理论，气体的击穿看起来似乎是突然发生的现彖。但实际上仍需要一定的时间才能完成，这段时间称为放电时间。在长1厘米的空气间隙屮，放电时间约为ICT〜10呻[2]o在直流或工频电压的作用时，由于放电时间比原电压持续作用的时间要少得多，因此它实际上不影响击穿电压数值。但在脉冲电源供电时，

4、由于脉冲电压波的作用持续时间（即脉冲宽度一简称脉宽）也不过几十至几百微妙，和放电时间完全可以比较。因此这时电压作用时间的长短（脉宽）对击穿电压数值有很大影响。脉宽愈窄，击穿电压愈高；脉宽愈宽，则击穿电压愈低，这是因为介质的击穿需要一定的能量。电介质击穿的这一特性可以用冲击函数B来表示，它表示电介质的耐冲击强度。表达式为⑵：B二色（1）Mo式中：一一在冲击波（脉冲）作用下的击穿电压；一一在直流或工频电压作用下的击穿电压。在极不均匀的电场中，气体的冲击系数可达1.5〜2⑵。电收尘器的电场一般也为极不均匀电场，其成绩系数也接近上值。即如果采用脉冲供电，操作电压峰值可比直流

5、供电时的最高电压高1.5〜2倍。因为驱进速度和除尘效率与操作电压的峰值成正比⑷。这结果说明了脉冲供电使粉尘微粒的驱进速度和收尘效率显著地提高。介质击穿电压与电压作用时间的关系可通过伏秒特性U_=f（tp）得到说明（图一），曲线1—5是一系列的冲击电压，它们逐一加在被研究的间隙上，记录其放电时间S和电压波形绘制得到图一。图中表示岀当电压作用时间越短，击穿电压越高，反之亦然⑶。对于除尘脉冲电源来说，这正好说明了脉冲宽度（对应是冲击波击穿电压）的关系，脉宽越窄,操作电压越高。伏秒特性还可用下面的经验公式来表示：(2)式中：A和T——由实验所决定的常数（A〜Uo）；tP——

6、放电时间。在除尘屮采用的脉冲供电，电源的脉冲幅值和脉宽也合乎［2］式中的规律，电源的脉冲幅值和脉宽的关系式如下:式中：Up脉冲幅值;三、脉冲宽度与电路时间常数图二RsUs(t)Cluc图三脉冲供电时收尘器的等效电路如图二。图中Us(t)为脉冲电压源；Rs——电源的等效内阻；G.——收尘器的等效电容；Rl——收尘器的等效电阻。由于K很大在这里可忽略。等效电路如图三。为了便于讨论很不失其一般性，脉冲电压源的波形如图四Q)所示。以上的电路可分为两种情况来讨论：一是电路吋间常数丫(t=RsC.,)小于T(1/2周期)；另一是丫接近(或大于)T,因为电路在充电和放电时的时间常

7、数丫都一样，当丫小于T时，设T二4t,即在第一个半周电谷电压4可认为己上升到脉冲幅值，充电结束；在第二个半周期间,hUc(t)⑹图四电容放电，到t二2T时，电容电压Uc下降到零，屯容放屯结束。可见各周期的过度彼此独立，电路不断重复以上过程，图四(b)表示了以上过程的电容电压波形，即电收尘器电极间的电压波形，其函数表达式为(4)：uPe0T)时，情况就与上述不同，其过度过程比较复杂。参考图五。在T二T时，Uc还未上升到Up,充电没有完成就进入放电过程。T二2T吋，电容放电还没有结束，Uc还没有下降到零，第二个脉冲又对电容进行