Einrichtung zur Spannungsregelung von elektrostatischen Abscheidern Der Abscheidungsgrad eines elektrostatischen Ab- scheiders ist um so höher, je näher die Betriebsspannung an der Überschlagsgrenze liegt. Da die Überschlags grenze sich während des Betriebs in Abhängigkeit von mehreren Einflussgrössen, wie Gaszusammensetzung, Feuchtigkeit, Staubgehalt und Temperatur, ändert, muss die Spannung des elektrostatischen Abscheiders in Abhängigkeit von der Höhe der Überschlagsgrenze geregelt werden.
Es sind Einrichtungen zur Spannungsregelung be kannt, bei denen die Spannung bis an die Überschlags grenze erhöht wird. Erfolgen ein oder mehrere Über schläge, so wird die Spannung um einen bestimmten fest vorgegebenen Betrag unter die Überschlagsgrenze abgesenkt und anschliessend wieder bis an die Über schlagsgrenze erhöht. Der Verlauf der Abscheider- spannung hat somit sägezahnförmigen Charakter, so dass der Wirkungsgrad nicht den optimalen Wert erreichen kann, da im zeitlichen Mittel die Spannung zu sehr von der Überschlagsgrenze entfernt ist.
Es ist eine nach diesem Prinzip arbeitende Span nungsregelung bekanntgeworden, bei der die Betäti gung des Stellgliedes für die Abscheiderspannung von dem Spannungszustand eines Kondensators abhängt, der von einem auf Überschläge ansprechenden Schalt glied plötzlich entladen und über einen Widerstand von einer Batterie wieder aufgeladen wird. Die Höhe der Kondensatorspannung beeinflusst die Phasenlage der Gitterwechselspannungen an zwei Thyratrons, deren Anodenstrom zwei im Primärkreis der Filter anlage liegende Stromwandler aussteuert. Diese Ein richtung besitzt wesentliche Nachteile.
Einmal wird durch die abrupte Absenkung der Abscheiderspannung bei Überschlägen die Einstellung auf den neuen Spannungswert schwingend mit hoher Überschwing- weite vor sich gehen. Dabei können Kabelschäden bzw. Schäden am Gleichrichteraggregat auftreten. Hinzu kommt, dass die Absenkung der Spannung nach einem Überschlag um einen von der Zahl und Dauer der Überschläge unabhängigen konstanten Betrag nach unten gesenkt wird, wodurch die Abscheider- spannung im Mittel sehr weit unterhalb der Durch schlagsgrenze liegt.
Weiterhin hat die bekannte Spannungsregelung den Nachteil, dass die Aufladung des Kondensators unabhängig von dem Betriebs zustand des Abscheiders erfolgt.
Ausgehend von der vorstehend beschriebenen bekannten Einrichtung zu Spannungsregelung von elektrostatischen Abscheidern mit einem Verstärker, vorzugsweise einem Magnetverstärker, als Stellglied für die Abscheiderspannung, der in Abhängigkeit von einer Abscheidergrösse ausgesteuert wird und dem als Stehgrösse für die Abscheiderspannung eine Spannung zugeführt wird, die an einem Kondensator (Regel kondensator) abgenommen wird, der von einer Gleichstromquelle aufgeladen sowie durch eine auf Überschläge ansprechende Einrichtung entladen wird, liegt der Erfindung im wesentlichen die Aufgabe zu grunde,
sowohl die Spannungsabsenkung beim Auf treten von Überschlägen als auch die Aufwärts regelung der Abscheiderspannung nach einer Span nungsabsenkung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand des Abscheiders durchzuführen. Da mit soll einmal die Abscheiderspannung im Mittel möglichst dicht unterhalb der Überschlagsgrenze ge halten werden und zum anderen sollen die Eigen schaften des Regelkreises dem Verhalten und den Bedingungen des Abscheiders in günstiger Weise angepasst werden.
Die Lösung der obengenannten Aufgabe gelingt gemäss der Erfindung dadurch, dass die Ladespannung für den Kondensator am Ausgang einer durch Ver gleich der Abscheidergrösse mit einem Sollwert die Grösse der Ladespannung in Abhängigkeit von der Abscheidergrösse selbsttätig einstellenden Vergleichs einrichtung abgenommen wird und dass der Konden sator über ein stetig steuerbares Ventil zeitweilig kontinuierlich in Abhängigkeit von den Überschlägen im Sinne einer Erniedrigung der Abscheiderspannung beeinflusst wird.
Durch die Abhängigkeit der Grösse der Lade spannung von einer elektrischen Grösse des Ab- scheiders kann man eine vorteilhafte Anpassung an die bei Abscheiderregelungen geforderten Bedingungen der Spannungsaufwärtsregelung, z. B. bei kleinen Ab- scheiderstromstärken eine schnelle, bei grossen Ab- scheiderstromstärken eine sehr langsame Erhöhung der Abscheiderspannung erreichen.
Wenn die Lade spannung mit steigendem Abscheiderstrom immer kleiner wird, erfolgt somit die Erhöhung um so lang samer, je mehr sich die Abscheiderspannung der Überschlagsgrenze nähert. Damit wird diese Grenze sehr vorsichtig abgetastet.
Nimmt man die Einstellung der Ladespannung so vor, dass diese einen bestimmten Betrag hat, wenn der Abscheiderstrom die Nennstromstärke erreicht hat, so hat man den Vorteil, dass die Gleichrichter bzw. der Hochspannungstransformator durch einen zu hohen Dauerstrom nicht überlastet werden können, da der Abscheiderstrom auf Nennstrom eingeregelt wird.
Des weiteren ermöglicht die erfindungsgemässe Anordnung durch die zeitweise stetige Entladung des Regelkondensators in Abhängigkeit von den Über schlägen den Vorteil, dass die Abscheiderspannung nach Überschlägen zwar sehr schnell, jedoch nur um einen durch die Dauer der Überschläge gegebenen Betrag herabgesetzt wird. Man erreicht damit in vorteilhafter Weise, dass die Abscheiderspannung nicht unnötig tief gesenkt wird, so dass der Abscheider mit einem optimalen Entstaubungsgrad arbeitet.
Durch entsprechende Einstellung kann man dabei erreichen, dass die Entladezeitkonstante kleiner als die Auflade zeitkonstante ist, d. h. dass die Abscheiderspannung bei einem Überschlag schneller abgesenkt als sie danach erhöht wird.
Es ist auch bekannt, einen Kondensator als Ist wertgeber für die Zahl der Überschläge zu verwenden, indem dieser Kondensator über Widerstände bzw. ein Ventil durch von den Überschlägen abgeleitete Im pulse aufgeladen wird, d. h. eine Integration der Über schlagsimpulse vornimmt. Der in der erfindungs gemässen Schaltung vorgesehene Kondensator hat dagegen eine andere Aufgabe. Er dient nicht zur Erzeugung eines Istwertes, sondern ist ein Steuerungs glied, das das Stellglied in Abhängigkeit von der Abweichung der zu vergleichenden Grösse aussteuert.
Es ist weiterhin eine Spannungsregelung für elek trostatische Abscheider bekannt, bei der ein Magnet verstärker als Stellglied für die Abscheiderspannung vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von elektrischen Grössen ausgesteuert wird. Über die eine Steuer wicklung des Magnetverstärkers wird dabei eine Strombegrenzung vorgenommen. Der von einem Stromwandler gelieferte und danach gleichgerichtete Strom-Istwert wird mit einem Sollwert verglichen.
Die Differenz zwischen Soll- und Istwert erzeugt eine den Magnetverstärker aussteuernde Durchflutung. Eine andere Wicklung des Magnetverstärkers kann in Ab hängigkeit von der Zahl der Überschläge ausgesteuert werden, wobei die dadurch erzeugte Durchflutung (Istwert) der durch einen Konstanthalter erzeugten Durchflutung in einer dritten Steuerwicklung (Soll wert) entgegenwirkt.
Bei der bekannten Anordnung erfolgt somit der Soll-Istwertvergleich jeweils direkt im Stellglied, d.h. die zu vergleichenden elektrischen Grössen werden unmittelbar auf den Magnetverstärker gegeben.
Eine derartige Aussteuerung des Stellgliedes für die Abscheiderspannung bedingt jedoch ein sehr ungünstiges Zeitverhalten der Abscheiderspannung. Durch die unmittelbare Aufschaltung der Regel abweichung für die Stromregelung läuft der Ab- scheiderstrom und damit die Abscheiderspannung beim Einschalten der Anlage sprunghaft hoch und gelangt sofort in den Überschlagsbereich. Durch die entstehenden Überschläge bzw. den Überstrom wird der Magnetverstärker jedoch durch die unmittelbare Aufschaltung sofort wieder gesperrt, d. h. die Span nung und der Strom nehmen sprunghaft ab.
Eine derartige Regelung arbeitet somit sehr unruhig, d. h. die Regelung nimmt Schaltverhalten an. Es ent stehen sehr heftige Regelschwingungen mit grossen Überschwingweiten. Die mittlere erreichbare Hoch spannung liegt relativ weit vom Optimaiwert entfernt, d. h. der Abscheidegrad eines Abscheiders mit dieser Regelanordnung ist relativ klein. Die Einrichtung nach der Erfindung besitzt diese Nachteile nicht.
Durch die Aussteuerung des Stellgliedes mittels eines Kondensators, dessen Aufladung z.B. vom Abscheiderstrom und dessen Entladung von den Überschlägen beeinflusst wird, besitzt die Einrichtung nach der Erfindung ein wesentlich besseres Zeit verhalten. Sprunghafte Änderungen werden durch den Kondensator ausgeglichen.
Die erfindungsgemässe Spannungsregelung tastet die Überschlagsgrenze ela stischer ab und gestattet, die Spannung jeweils in un mittelbarer Nähe der Überschlagsgrenze zu halten, d. h. der Abscheidegrad für Abscheider zu erhöhen und zu erreichen, dass die Regelung sehr ruhig arbeitet und keine Regelschwingungen mit grosser Über schwingweite auftreten, was eine Überdimensionierung der Bauelemente nach sich führen würde.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus führungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
Mit u1 ist ein elektrostatischer Abscheider be zeichnet, der von einem Brückengleichrichter n1 die Hochspannung erhält. Der Gleichrichter wird von einem Hochspannungstransformator rn3 gespeist, der primärseitig durch ein Schütz e1 an Netzspannung gelegt wird. Als Stellglied dient ein stromsteuernder Magnetverstärker pl, dem ein spannungssteuernder Magnetverstärker p2 vorgeschaltet ist. Dieser Magnet verstärker p2 wird über die rechte Steuerwicklung von dem Regelkondensator K1 ausgesteuert.
Die mittlere Steuerwicklung des Magnetverstärkers p2 wird in noch später zu erläuternder Weise bei stehenden Lichtbogenüberschlägen ausgesteuert. Die linke Steuer wicklung erhält von dem Gleichrichter n3, der vom Netz gespeist wird, eine konstante Vormagnetisierung.
Die Ladegleichspannung für den Regelkondensator K 1 wird von dem Gleichrichter n6 erzeugt, dem ein Glättungskondensator K2 nachgeschaltet ist. Ein Potentiometer r6 dient zur Einstellung der Auflade zeitkonstante, die die Geschwindigkeit der Aufwärts regelung der Abscheiderspannung bestimmt.
Der die Ladespannung liefernde Gleichrichter n6 wird über einen Transformator rnl von einem Magnet verstärker p3 mit Wechselspannung gespeist. Dieser Magnetverstärker dient zur Einstellung der Lade spannung in Abhängigkeit von einer Abscheidergrösse, in diesem Beispiel vom Abscheiderwechselstrom, d. h. dem Primärstrom des Transformators m3. Zur Er fassung dieses Stromes ist ein Stromwandler f 1 vor gesehen, dessen durch einen Gleichrichter n2 gleich gerichtete und dem Abscheiderwechselstrom propor tionale Sekundärspannung (Istwert) die linke Steuer wicklung des Magnetverstärkers p3 aussteuert.
Die rechte Steuerwicklung des Magnetverstärkers p3 wird über einen einstellbaren Widerstand r9 von dem bereits erwähnten Gleichrichter n3 mit einer kon stanten Spannung (Sollwert) beaufschlagt. Die Durch flutung in der rechten Steuerwicklung wirkt dabei der Durchflutung in der linken Steuerwicklung entgegen. Die rechte Wicklung soll in Öffnungsrichtung, die linke Wicklung in Sperrichtung beaufschlagt werden. Die Höhe der Ausgangs- bzw. Ladespannung hängt von der Differenz der Durchflutungen ab.
Bei kleinen Abscheiderstromstärken, d. h. bei geringer Durch flutung in der linken Steuerwicklung, ist dadurch die Ladespannung grösser als bei kleinen Abscheider- stromstärken, weil dann der Magnetverstärker mehr geöffnet ist. Da bei steigendem Abscheiderstrom bzw.
bei Annäherung an den Sollwert der Verstärker p3 immer mehr schliesst und die Ladespannung immer kleiner wird, stellt sich schliesslich ein Gleichgewichts zustand ein, bei dem der Abscheiderstrom konstant bleibt bzw. selbsttätig auf diesem Wert gehalten wird, wobei zu beachten ist, dass ein P-Regler vorliegt, weil im eingeregelten Zustand an dem Kondensator K1 eine bestimmte Spannung noch ansteht (Nennstrom regelung). Die Grösse des eingeregelten Abscheider- stromes bzw. der Abscheiderspannung wird durch die Grösse des Sollwertes am Magnetstromverstärker p3 festgelegt.
Durch die Aufladung des das Stellglied p1 aussteuernden Kondensators K1 über den Widerstand r6 steigt die Abscheiderspannung gemäss der Auflade kurve des Regelkondensators an, d. h. sie erhöht sich mit einer Zeitkonstanten, die durch K1 und r6 ge geben ist. Diese Zeitkonstante wird bei der praktischen Ausführung so dimensioniert, dass sie etwa eine Minute beträgt.
Durch die unterschiedliche Grösse der Lade spannung bei verschiedenen Abscheiderströmen erfolgt die Erhöhung der Abscheiderspannung bei kleinen Abscheiderströmen wesentlich schneller als bei grossen Abscheiderströmen, d. h. die Erhöhung wird um so langsamer, je mehr die Abscheiderspannung sich der Überschlagsgrenze nähert. Damit wird diese Grenze sehr vorsichtig abgetastet. Treten Überschläge (Wischer) auf, so wird der Kondensator K1 entladen und damit die Abscheiderspannung abgesenkt.
Die Entladung erfolgt durch eine dem Regelkondensator K1 parallel geschaltete, über einen Widerstand r5 negativ vor gespannte Elektronenröhre p4, in deren Anodenkreis ein einstellbarer Widerstand r11 liegt, der zusammen mit der Kapazität des Kondensators K1 die Entlade zeitkonstante bestimmt. Je nach dem Aussteuerungs- zustand der Röhre p4 wird der Kondensator K1 ent laden. Der Aussteuerungszustand der Röhre wird dabei durch den Ladezustand eines Kondensators K5 bestimmt, der zur Integration der Überschläge dient, d. h. eine Spannungsregelung in Abhängigkeit von der Zahl der Überschläge ermöglicht.
Von den Über schlägen werden durch einen Widerstand Spannungs impulse abgeleitet, die über ein Ventil n5 und einen Widerstand r2 den Kondensator K5 aufladen. Um zu gewährleisten, dass vereinzelte Überschläge eine ge ringere Wirkung ausüben als eine dichte Überschlags folge, wird der Kondensator K5 ständig über einen Widerstand entladen.
Wenn die Spannung am Kondensator K5 so gross ist, dass sie die negative Gittervorspannung an der Röhre p4 aufhebt, so öffnet entsprechend ihrer Kenn linie die Elektronenröhre und entlädt über den Wider stand r11 den Kondensator K1. Wegen der stetigen Aussteuerung der Röhre erfolgt dabei auch die Ab senkung der Abscheiderspannung stetig, und zwar nicht um einen konstanten Betrag, sondern immer nur so viel, wie notwendig, um die Spannung gerade unter die Überschlagsgrenze bzw. so weit, dass eine schäd liche Überschlagszahl vermieden wird, zu senken.
Durch entsprechende Einstellung der Widerstände r6 bzw. r5 kann man dabei erreichen, dass die Entlade zeitkonstante kleiner als die Aufladezeitkonstante ist, wodurch die Abscheiderspannung bei Überschlägen in vorteilhafter Weise schneller abgesenkt als sie danach erhöht wird. Bei der Aufwärtsregelung ist es bekanntlich wesentlich, dass die Überschlagsgrenze elastisch bzw. weich abgetastet wird, während die Abwärtsregelung nach Überschlägen möglichst schnell und stetig vorgenommen werden soll.
Die bisherigen Betrachtungen sind auf eine Span nungsregelung gerichtet, bei der die Abscheider- spannung bis zum Auftreten von Überschlägen ge steigert und dann gesenkt wird. Bei der Einrichtung ist auch eine Spannungsregelung im Überschlags bereich möglich. Man kann die Kondensatoren bzw. die Widerstände des Spannungsregelkreises so dimen sionieren, dass sich bezüglich der Beeinflussung des Regelkondensators KI durch die Überschläge im Sinne der Abwärtsregelung und der Beeinflussung durch die Ladespannung im Sinne der Aufwärts regelung ein Gleichgewichtszustand bei einer bestimm ten Zahl von kurzzeitigen Überschlägen (Wischern) einstellt.
Der Regelkondensator K1 wird über die Röhre p4 durch eine diese Röhre öffnende, von der Zahl der Überschläge abhängige Spannung an K5 entladen. Diese Entladung kann jedoch durch eine gleichgrosse Aufladung aufgehoben werden. Es stellt sich somit eine bestimmte Abscheiderspannung bei einer bestimmten Überschlagszahl ein.
Ferner ist eine Anordnung vorgesehen, die den als Stellglied vorgesehenen Verstärker p1 bei Lichtbogen überschlägen sperrt; denn, obwohl Überschläge prak tisch nur als Wischer auftreten, kann es vorkommen, dass sich infolge besonders ungünstiger Umstände ein stehender Lichtbogen ausbildet, der auch bei Nenn strom nicht erlischt. In einem solchen Fall, der ja elektrisch praktisch einem Kurzschluss gleichkommt, liegt die Netzspannung nur am magnetischen Ver stärker p1. Durch diese Spannung wird über das Ventil n4 und den Widerstand r10 der Kondensator K4 aufgeladen, so dass durch die mittlere Steuer wicklung des Magnetverstärkers p2 ein Strom fliesst, der in Sperrichtung wirkt und den Magnetverstärker p1 ganz sperrt.
Das Ventil n4 ist z. B. aus einer grösseren Zahl von in Reihe geschalteter Selengleichrichter- platten aufgebaut. Die Zahl der Platten ist so be messen, dass bei normalem Betrieb die Spannung p1 kleiner ist als die Schwellspannung des Ventils n4. Es fliesst also erst dann ein Strom, wenn ein stehender Lichtbogenüberschlag vorliegt.
Durch die beschriebene Einrichtung wird somit bewirkt, dass bei kurzzeitigen Überschlägen (Wischern) die Abscheiderspannung um ein geringes Mass kon tinuierlich, und bei stehenden Überschlägen (Licht bogenüberschlägen) sehr weit abgesenkt wird, was einer Abschaltung der Anlage gleichkommt.
Anstelle der im Beispiel dargestellten magnetischen Verstärker lassen sich natürlich auch alle anderen Schaltungen der magnetischen Verstärker, insbeson dere der Rücklaufverstärker, verwenden, ebenso Ver stärker mit Röhren und Transistoren.