電收塵器用高壓脈沖電源的參數(shù)電收塵器用高壓脈

電收塵器用高壓脈沖電源的參數(shù)分析華南理工大學環(huán)境科學研究所馮肇霖王向德前言uj—沖擊擊穿電壓：uo—直流擊穿電壓：tp—放電。采用脈沖電源供電，不但提高收集高比電阻率（ρ＞1011Ω/㎝）的收塵效率。脈沖電源的參數(shù)直接影響電收塵器的應用范圍和效果。本文主要分析脈沖電源的重要參數(shù)——脈沖幅值、寬度和波形。應用氣體的伏秒特性，分析了電收塵器在脈沖作用下的擊穿電壓和電壓作用時間，分析了脈沖幅值和脈沖寬度的函數(shù)關系，其關系式為：UP=A（UP——脈沖幅度；t——脈沖寬度；A和T——uj—沖擊擊穿電壓：uo—直流擊穿電壓：tp—放電。脈沖電源的脈沖幅值和脈沖寬度脈沖供電的伏點在于它能夠給電收塵器的電極間施加比起暈電壓（或直流擊穿電壓）高得多的操作電壓，為電極間提供了較高的峰值電壓，提高了粉塵微粒的荷電量和驅進速度，并當電極間的介質為空氣或空氣與煙、塵微粒的混合氣體。氣體的電氣特性。除了一般的伏安特性外，對脈沖供電關系較大的還有介質的伏秒特性。按照氣體擊穿的理論，氣體的擊穿看起來似乎是突然發(fā)生的現(xiàn)象。但實際上仍需要一定的時間才能完成，這段時間稱為放電時間。在長1厘米的空氣間隙中，放電時間約為10-7～10-8[2]。在直流或工頻電壓的作用時，由于放電時間比原電壓持續(xù)作用的時間要少得多，因此它實際上不影響擊穿電壓數(shù)值。但在脈沖電源供電時，由于脈沖電壓波的作用持續(xù)時間（即脈沖寬度—簡稱脈寬）也不過幾十至幾百微妙，和放電時間完全可以比較。因此這時電壓作用時間的長短（脈寬）對擊穿電壓數(shù)值有很大影響。脈寬愈窄，擊穿電壓愈高；脈寬愈寬，則擊穿電壓愈低，這是因為介質的擊穿需要一定的能量。電介質擊穿的這一特性可以用沖擊函數(shù)β來表示，它表示電介質的耐沖擊強度。表達式為[2]:β=（1）式中：——在沖擊波（脈沖）作用下的擊穿電壓；——在直流或工頻電壓作用下的擊穿電壓。在極不均勻的電場中，氣體的沖擊系數(shù)可達1.5～2[2]。電收塵器的電場一般也為極不均勻電場，其成績系數(shù)也接近上值。即如果采用脈沖供電，操作電壓峰值可比直流供電時的最高電壓高1.5～2倍。因為驅進速度和除塵效率與操作電壓的峰值成正比[1]。這結果說明了脈沖供電使粉塵微粒的驅進速度和收塵效率顯著地提高。介質擊穿電壓與電壓作用時間的關系可通過伏秒特性Ujmax=f(tp)得到說明（圖一），曲線1—5是一系列的沖擊電壓，它們逐一加在被研究的間隙上，記錄其放電時間tp和電壓波形繪制得到圖一。圖中表示出當電壓作用時間越短，擊穿電壓越高，反之亦然[3]。對于除塵脈沖電源來說，這正好說明了脈沖寬度（對應是沖擊波擊穿電壓）的關系，脈寬越窄，操作電壓越高。伏秒特性還可用下面的經(jīng)驗公式來表示：Ujmax=（2）式中：A和T——由實驗所決定的常數(shù)（A≈U0）；tP——放電時間。在除塵中采用的脈沖供電，電源的脈沖幅值和脈寬也合乎[2]式中的規(guī)律，電源的脈沖幅值和脈寬的關系式如下：UP=（3）式中：UP——脈沖幅值；t——脈寬。脈沖寬度與電路時間常數(shù)挽脈沖濃供電字時收狀塵器秋的等金效電徹路如涉圖二縫。圖觀中U做S第(t移)為右脈沖屆電壓彈源；顆R輪S質——傻電源雜的等會效內暫阻；東C吉L畫——顯收塵普器的打等效仇電容捏；R秩L蓮——嚇收塵亮器的千等效系電阻燕。由賄于R乎L見很大雷在這布里可煉忽略早。等革效電令路如扯圖三效。為季了便凡于討挺論很穩(wěn)不失摸其一凝般性叢，脈扁沖電牽壓源困的波饑形如星圖四張（a親）所激示。餡以上禁的電舟路可毯分為沃兩種玉情況亞來討膏論：悲一是陸電路粗時間則常數(shù)傭τ杯(宮τ乖=城R聰S厭C樣L扎)小陸于T昨（1液/2題周期黑）；術另一炕是慎τ凈接近劑（或葬大于豐）T杯,因樓為電培路在傍充電染和放仰電時援的時踩間常岡數(shù)淡τ鄭都一黨樣，辣當煌τ笑小于雹T時剛，設促T=睡4目τ宮，即拔在第頓一個誦半周鞠電谷奇電壓革U灣C兄可認遵為已恒上升睜到脈喪沖幅叨值，延充電槽結束波；在疤第二漏個半艇周期壞間，豆電容扇放電臺，到影t=工2T砍時，燒電容肥電壓稿U范C秧下降茶到零醉，電界容放擊電結透束。構可見夏各周帳期的簡過度謝彼此疏獨立仔，電艷路不怖斷重百復以刮上過糧程，楚圖四艱（b拾）表橋示了瘡以上氏過程兵的電笛容電嗎壓波梳形，辟即電旋收塵去器電抬極間密的電粘壓波毯形，附其函潮數(shù)表齡達式紡為（角4）渴：定U泳C炎(G壓)醋=懇(4蒼)扔如果肌τ慈與T屋比較革（或卡τ﹥拉T）具時，枝情況斤就與抱上述咐不同儉，其滿過度鞋過程擋比較槍復雜劈。參敲考圖筒五。擔在蝶τ鋸=T并時，勝U孔C午還未喘上升竄到U工P尾，充格電沒鏡有完圍成就拆進入宵放電獅過程會。澡τ旦=2候T時折，電礎容放跌電還庸沒有況結束靜，U詢C演還沒戲有下觀降到成零，醬第二介個脈綱沖又魚對電焰容進泊行充做電。細但是喬，這撕時電捎容的籮初始遍狀態(tài)辦不是病零電泡壓，揀充電躲的起閱點比舉上一議次充猴電時幕提高脆了。轉在最笨初幾破個周卻期內矩，極諷間電婆容電治壓U貌C尖在充瓶電時秘電壓浴上升唐的值既總比遷放電距時電仙壓下謹降的雖值要強大些漏。這蝕是因坡為充待電時育初始租值與接脈沖秘幅值協(xié)（充序電穩(wěn)恢態(tài)值悅）之僻間的牙幅度命要大統(tǒng)些，孟充電帝時電以壓上孤升的誠值就礙要比國放電朋時電師壓下短降的饅值大撿。這何樣后懇一個周脈沖凱充電瘡時的套U爬C匆初始竹值總浙比前么一個財脈沖旬充電糞的初暑始值侮大，切U敢C厘的初捎始值地不斷憐提高往，若螞干周含期后蠢，充封電的擔初始造值和響放電竹的初治始值感就穩(wěn)幕定在挑某舞一數(shù)落值上捎（見宗圖五妹）。哨脈沖食幅值邀U黑P士與電其容電弦壓峰搞值U米2毅之差雹就等訴于電坑容電喇壓谷貫值U匙1柴與零企值之精差（竭U鄉(xiāng)P澡-啊U在2標=之U框1慮-0控）。磨這時殃電路粱進入方了穩(wěn)授態(tài)過物程，繞當然幼這個默穩(wěn)態(tài)燒是相級對于瘦極間柱電容尾電壓抄U筆C犧的變限化過挪程而棟言的西。對謹于電足收塵冒器供點電來遼說更燕關心撲的是印電路朝的穩(wěn)濤態(tài)過活程，典穩(wěn)態(tài)責時極峽間的問電壓罰可以嫁通過烘以下曠方程腿求得灣（4泉）：詠在0好≤憤t雞≤去T時末，汽U蝶C1缺（t黎）=胃U骨被1私+伶（U筍P淘—屈U嶄1扔）（普1及吊—銷）滿皺蔑眉揭騙采（5死）百T徐≤淘t告≤愈2T圈時：錄U家C2盟（t洗）=莫U分τ茶揀畜欄羨偷掛膜瘡標虛芝擱辱燒彎稅電（6列）紅t佛=稀T堅時則U麥C1恩（t院）=恐U證精2圍=別U相1勵+（肌U比P蹤—巨U膝1權）（鋼1支—匆）縫漠霜萍遣閥辦畜（7淋）賺t勝=董2T泊乎時：躍U修C2櫻（2銹T）捐=古U魚1常=謝U栽帶2綁陜坊盜繪裙不驕法柿稀（蝴8）答從（婆7）董（8仗）兩抱式可撒解得搭：顛U雪2級=述常挪嶺中蘭飛碗犁勉菌秩壇造航保孝巾約凝困（9職）穗U作1訪=帖柱斑約艦絡圍蓮慶測弊筑擊漆豆樹菠匯（1樹0）庫式中斤U到1出電容靈電壓憐的谷斗值（抖即充鼻電的煌初值警）；哄塘封U黃2充表示逗電容遣電壓墾的峰條值（憑即電后容放鑄電的孕初始祝值）材。至以上足分析松了供浸電脈備沖為摧方波校序列慈且占鐘空比志為1誦/2罪時的晶情形店，實哨際上枯脈沖蛋電源售的脈賊沖序朵列占粗空比犬小于炸1/虹2也發(fā)不少猾（如鉛圖六凡）相側對來糊說，景占空漏比小忌于1倚/2哈時，毛電容鋪的充男電時爛間短慶而放共電時菊間長端，這咳時會茫出現(xiàn)縱兩種邊情況為：一厲是U佩C榮沒有鴿充到亮U非P特就開徒始放燦電，師由于塞放電嗽時間仗長U銅C辱下降居為零晚，放干電完安畢。墻t>甚T時娛電容焰又從技零開墊始充鞏電，帝重復肯前一酒過程篩。這候種情叉況就婆像前票面分盤析T艘=4魚τ很的情賽況相香似，總但這豪時電鏟容電座壓的柿峰值默μ局cp煩不等僅于脈索沖電譯壓U右p取;而獻是小寄于量μ臥cp謝;另蘆一種柏情況裙就是夾充電架和放籍電斗敬沒有幟完畢煤，下兔一各詠脈沖餓對電勺容又丈進行龍充電疤、放援電，戲這又豎與前危面分憶析的娘T與惡τ販相近卸時的形情況稅相似放。無爸論脈羞沖的付占空央比大緊小如育何，勉收塵弓器電亡極間尾的電而壓形羊都可毯能出餃現(xiàn)的濤情況鍵是：義電容濁的充最放過司程不盼影響圈；或食是充窗放電置過程滴彼此縣影響著。暫以上案分析熔，可翼以看僵到電櫻收塵捆器采輔用脈英沖供般電時汗，電婦極間堵的電指壓波小形、兔不等裕于電鐮源脈穴沖波從形，刮而與舅電路搞時間蔽常數(shù)蔑τ令有關聰，即匪與基喇建的遺鄧小獸電容結C柴L粗和電播源內浙阻R媽s譽有關疑。適返當選赴擇供遍電脈侮沖的挨幅值渴、寬嘗度和網(wǎng)重復牢頻率編，電明收塵晴器采洪用單濫一脈妨沖電牌源供旋電得環(huán)到的夾結果韻如同痰采用抓兩組弓電源竊（一道組為買直流鄉(xiāng)電源劇，另渣一組竟為脈搖沖電滲源）座供電養(yǎng)的情上形一虎樣，污在收艙塵電傘器電文極間稍的額繁定直舟流分桂量U或1膠和脈撒沖分莫量U含2損（t授）疊盆加的鞋電壓覺波形南U狂c晴（t歷）=擴U情1鼠+U忘2此（t柳）。終如圖桶七。承圖中胃U雖2P哲為脈狐沖分居量U艇（t失）的春峰值輪。U拜2智為極捏間穩(wěn)暴態(tài)脈橡沖的嫌幅值題U蹄2導=沉U墊1勸+U虧賤2籮P壺公覆。勸從圖漆七的任結果府可以眨推出秤脈沖假的波愿形如架圖八丑。在賣選擇冶脈沖繪電源蹲參數(shù)殖時，畫脈沖唱幅值北：可U蜜P研=票2U磁1北+睜U床2答(I稀I)輔,U集1竊作為惰驅動惠粉塵蓋的電剪壓，部可選峽擇U債1解＜U歡0致（U午0灘—躍電收果塵器他直流座起暈懲電壓軌）；覽而U曬蔥2欄作為蒜粉塵繪威力恥的荷像電電犯壓（曲產(chǎn)生笛強列宋電暈店的電臺壓）月?？衫w選擇憑U擁2廣≤檢U屠j幫(嶺電收拖塵器洪的沖跑擊擊無穿電言壓)鋒，這各時收騙塵器蹲可以討采用壽一個集既高碑效又婆經(jīng)濟拒的脈議沖供寇電系型統(tǒng)，育這個弊系統(tǒng)糖只是批一個痕單一夜的脈以沖電次源。將這個煉電源翠如用貍在一籮個電態(tài)極電溝容的牽充放前電電弱路時熟間常紐數(shù)都已相同沒的電刃路中共，并膀且占木空比暫接近冰1/芳2，偷那么譽其幅徹值U畜p臭、極閃間電斜壓脈普沖幅絮值U紅2款和析直流窮分量樂U諷1籃的確鍬定可西以由嚼式（蹲9）甩（1鴉0）矛推導偵得到府，計以算的侵方程閱式如剩下：克U貨p照=U傾2熟替（1室2）禾U跑p旦=U蟲1便（1鄉(xiāng)3）艇k=滋曠=租炮（1臘4）輸式中宋：k陽—避常數(shù)妙；t薦電路雹時間資常數(shù)獻；t娛1砌—多電源南脈沖腳寬度廣，一健般為屑30乏μ焦s怒—幟60礙0藝μ庭s；魂—些脈沖西重要浮時間逝，約∵硬占空況比為肥1/典2，萬∴坡t提1葵=豆t倦2丙。鵝以上袖分析危還可升以清頂楚地花看到吹，由便于電宵路時圣間常蜂數(shù)的球存在染，極菌間脈疏沖的歷波形嶺總是之與電熔源脈響沖波助形不頭一樣壺，極第間電嗓壓波趕形的猜前、泉后沿傲都要貸比供連電脈貌沖平奧緩得蟲多，端其陡咬度由誓時間設常數(shù)號決定剃。采豐用不貸同波谷形的磁脈沖孩（幅丙值、榜脈寬糊和頻慮率相探同）盈作用重在同胖一收誤塵器存電路混，可嶼以看叼到電材極電爐壓的彈波形腸很相翻似（膜見圖岡九）線。脈驚沖波茶形是悅否矩拾形都笛極間需電壓胖波形掙關系匹不大迫。實緞際上腳矩形喘和正出弦半蹄波脈骨沖供裁電，毯它們陜對電飯收塵忠的電趕氣特慮性影顧響都僚很接脆近。皮故此礎在設贊計脈風沖電歇源時矛，過料分強旺調理闖想的腹矩形故波輸和出和貸極大懶的電揭壓陡雷度都糾是美館由多喪大意北義的甜。十歐分明爆顯，癢在技拍術實碌施中今，輸掩出高棉壓矩瘦形波礦形的召難度筒遠比找輸出慎正弦?guī)彀氩ㄎ涿}沖同的難訊度大興，制賭作成將本也查高得劈多，墳因此乎在工繡程上是采用踏正弦當半波律脈沖賽供電躍是經(jīng)剪濟可遍行的也。脫四、繁結論吵通過侵以上嗚分析抽，對游于電掃收塵風器采邁用脈犧沖電縣源供準電時辭，電羨源的扔重要逐參數(shù)恒——針脈沖偽幅值雨、寬滑度和農(nóng)重復壟周期還的關樂系和鑒選擇辦歸納告如下莫：錘電源利的脈臟沖幅蹲值的雷大小恰與脈舊沖的述波形齒和脈小沖寬海度有錄關，暫脈沖毀幅值腳應等叛于電驅收塵兩器的椅耐叢蠢集電霧壓，練這個完電壓虜是脈外沖寬盜度的屬函數(shù)陡，即塊:臣。爛脈沖哥寬度欣在3素0友μ沈s～違60針0餓μ圈s之時間取貸值，擱電收斤塵器骨采用宇脈沖茫供電懼和操乓作電阿壓幅頸值是暢直流謊操作我電壓啟的1嘉.5冠～2寒倍。崖電源億的脈財沖寬瘋度直蘋接影布響電糕收塵寺器的墊耐沖驗擊電泡壓，筍脈寬老越窄貞耐沖墾擊電中壓越假高，匯脈寬碗越寬妨耐沖顯擊電籌壓越葡低。閣脈寬瘦在3踢0欺μ劣s～駱60掀0撒μ郊s之膜間選助擇；頌可以雨明顯宿提高而粉塵仙的荷符電量福和驅賊進速目度，胸使收蠻塵效全率明跪顯提脫高。禮脈沖奔供電聲時，命電收穗塵的吧電極蠻間的它電壓采波形戲不同宅于供剩電電臥壓波欺形，斗影響底因素梳是電疲路時名間常揭數(shù)。肚當選怪擇電艦源參雀數(shù)，華使得政極間否電容希在脈繁沖電驢一個吉直流貼分量賞和一悠個脈澤沖分瞧量疊緞加的曬效果厭，相那當于瑞由一陸個直杏流電需源和橡另一望個脈營沖電趣