JPS5999976A - 静電ちり分離器用の電源回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 次回路と、ちり分離器とコンデンサを含む直列接続を含
む２次回路とを有するトランスを備える静電ちり分離器
用の電源回路に関するものである。

ガスから塵、を除去するための静電的に清浄にするため
に要求される２つの要因は電荷キャリヤと高電圧の電界
である。高電圧の作用の下に発生される電荷キャリヤが
ち如分離器の放電電極から放出され、ガス中に含まれて
いるちり粒子に付着する。また高電圧電界中では、帯電
粒子がクーロンの法則に従って力の作用を受け、正電極
の方へひきつけられる。高電圧電界中で粒子に加えられ
る力は電界の強さと印加電圧のレベルに比例する、すな
わち、粒子が速く動くほどフィルタを小型にできる。こ
れを基にして、電圧をできるだけ高く保つだめの試験が
行われた。しかし、その結果中ずる欠点として、いくら
かのちりで、とくに雷，気絶練性が非常に高いちりの場
合に、極めて多針の電荷キャリヤが生じ、臨界的な」ハ
合には逆放電（　ｂａｃｋｄｉｓｃｈａｒｇｅ　）が起
ることがあるなどの欠点が生ずる。上記の２つの機能、
すなわち、電荷キャリヤの発生と、高電圧の供給とがノ
Ｒルス型電源では分離されている。破壊電圧以上の短い
電圧・やルスは電荷キャリヤを短時間で爆発的に発生１
〜、第２の電源は帯電させられたちり粒子を加速するた
めだけにできるだけ一様ないわゆるベース雷．圧を供給
する。過剰な電荷ギヤリヤの発生を避けるように、ペー
ス電圧はグロー放電電圧にできるだけ近く々ければ彦ら
ない。高い電力密度の・ぐルスをフィルタへ積極的に導
入できるようにするために、それらの・やルスをできる
だけ短時間、４０〜２００μＢ、に供給しなければなら
ない。このように短い時間のために、それらの・ぐルス
の力えられる電圧は正常な破壊電圧より非常に茜くなる
ことがあり、壕だ、チャンネル放電の立上りの遅れによ
るアーク放電が生じて電圧が低下する時間が再び生ずる
から、電力不足によシ放電チャンネルへ電力が供給され
ないことが起ることになる。

公知の回路（　ＤＥ−Ａ−２６０８４．３６　）は、分
離コンデンサとサイリスタとの回路でほぼ構成され、こ
の回路によシ充電コンデンサから分離コンデンサへ電力
が移される。各回路中に存在する漂遊インダクタンスと
抵抗値の結果として、充電コンデンサから分離コンデン
サへ電力が減衰振動の形で移すレる。トランスのインダ
クタンスと、チリ分離器の容量と、結合容量とによシ構
成される振動回路のために、分離コンデンサに貯えられ
ている電力が電源から供給される・ぐルスの存在しない
時間中に電源へ送シ返えされることがある。送り返えさ
れる振動電力はサイリスタに逆並列接続されているダイ
オードによって充電コンデンサへ再循環させられるから
、回路中で失われた電力と、ちりの分離によυ失われた
電力を補充することだけが必要となる。

高電圧および大電力を短い時間で供給するため（５） のサイリスタは非常に高価である。電気フィルタの場合
には、所要の電荷・ぐルスを発生させるために非常に高
い電圧を短時間加えた時に、スパークが電圧ノｆルスの
存在中に生ずる。

ちり分離器に短絡が起ると、ちり分離器の電極における
電圧が急にある程度低下する。その短絡により形成され
た振動回路は、いまはトランスと結合コンデンサによシ
依然として構成されるだけである。トランスの１次側へ
移きれる据動け、充電コンデンサに供給される大電流を
その１次側に発生する。サイリスタが導通状態になって
いる時は、電流は充電コンデンサへ自由に流れることが
できるが、サイリスタが非導通状態にある時は、形成さ
れたピーク電圧が逆並列接続されているダイオードとサ
イリスタを破壊することがある。

本発明の目的は、サイリスタまたはその他の電子部品を
破壊する危険なしに電荷キャリヤを効果的に発生させる
ために、炉い高電圧パルスで動作できる前記したような
種類の′電源回路を得ることである。

（６） 課せられている問題を解決するために、本発明のちり分
離器の電極には、ちり分離器におけるスパークによって
起ることがある角激々電圧変化のみに応答する検出器に
結合される。その急激な電圧変化が起るとサイリスタが
導通状態にされる。

サイリスタが導通状態と々っている時に生ずるスパーク
によシミ圧が急激に低下すると、トランスの１次側から
２次側へ移される振動電流は充電コンデンサへ流れるこ
とができる。一方、サイリスタが非導通状態になってい
る時は、サイリスタに印加される電圧がサイリスタを破
壊できるほど高くなることがある。そのよう々高い電圧
の発生は、ちり分離器の電極への正常な・ぐルスの印加
には応答しないが、急激な電圧低下に応答する検出器に
よって禁止される。その急激な電圧低下に応じてサイリ
スタは直ちに導通状態となる。このように、検出器の作
用によシ、サイリスタは過大電圧による破壊から保護さ
れる。

非導通状態にある時は、サイリスタはトランス捷たけ電
源を介して受ける他の電圧により破壊される危険もある
。徐々に上昇し７て、検出器にょシ検出されないそのよ
うな過大電圧の場合には、サイリスタが破壊される危険
がある。そのような危険を避けるために、本発明の有利
な実施例は、サイリスタ回路の上流側と下流側の宵、圧
をと９出す保護回路を設ける。両方の電圧差が所定の値
をこえた時にサイリスタは導通状態にされる。その保護
回路はサイリスタの主電極間の電圧に直接応答する。非
導通状態になっているサイリスタが破壊電圧を受ける前
にサイリスタを４−Ａ状態にするために、保護回路の反
応時間は、たとえば１μＳと、非常に短くなければ々ら
々い。

ちり分離器に高電圧パルスが加えられている間に十分な
量の自由電荷キャリヤを発生するためには、高電圧パル
スの電圧は高く、パルス幅を狭くしてスノ２−り電圧を
避けることが重要である。しかし、短い高電圧のパルス
はトランスの漂遊インダクタンスができるだけ小さい場
合のみ発生できる。通常のトランスは成層鉄心を含んで
いる。その成層鉄心を構成する鉄板は連続した磁路を構
成し々いが、磁気損失と磁気もれを生ずる反射点を含む
。本発明の別の面によれば、鉄板をらせん状に巻いて構
成された環状鉄心を有するトランス例よって短い、高電
圧ノＲルスが得られる。この鉄心により得られる磁路は
連続しておシ、反射点はない。そのトランスの漂遊イン
ダクタンスは最少限に抑えられる。そのトランスの２次
側に短い高電圧ノ４ルスが発生される。・ぐルス幅が狭
いために、ちり分離器にスパークが生ずる危険を高くす
ることなしに、従来のトランスにより発生される電圧パ
ルスよυも高い電圧パルスを発生できる。

トランスによる高電圧パルスの発生に固有の別の問題は
、発生される各ノ２ルスごとにトランスの鉄心が同じ向
きに磁化されることである。各パルスにより鉄心中に残
留磁気が生じ、その残留磁気と同じ向きに新しいパルス
による新しい磁気が加わる。数個のパルスが発生される
と鉄心は磁気飽和し、２次側に発生されるパルスの振幅
はしだいに小さくなる。この現象を避けるために、トラ
ンスに補助巻線を設け、その補助巻線に整流された（９
） 逆磁化電流を流して、１次電流によｐ発生された２次パ
ルス電流により発生される磁界とけ逆の向きの磁界を発
生させる。その磁化電流は直流電流であって、各ノｅル
スが発生これるたびにトランスの鉄心を動作点捷で逆磁
化する。

なるべくなら、補助トランスの２次巻線により逆磁化電
流を発生させる。その補助トランスの１次巻線はサイリ
スタ回路に直列接続する。したがって、発生される減磁
直流電流の大きさは、逆磁化が求められている範囲に制
限されるように・セルスミ流の大きさと周波数によって
検出される。より高い周波数のパルスが発生されると、
発生される逆磁化電流は低い周波数の・やルスの場合に
発生される逆磁化電流より大きくなる。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

まず第１図を参照して、ちり分離器１０のケーシング１
１が接地されている。コツプ形ケーシング１１の内部に
突き出ている電極１２とケーシング１１の間に高い電圧
Ｕ１が印加される。

チョークコイル】３を介１７てたとえば３５　ｋＶ（１
０） のベース重圧が電極１２に加えられる。このペース１イ
圧は電源（図示せず）により供給される直流’ｇｔ、圧
である。

容量がＩμＦの結合コンデンサ１４を介して電極１２は
トランス１６の２次巻線１５の一方の端仔に接続される
。２次巻線１５の他方の端子は接地される。

トランスＩ６の１次巻線１７の一方の端子も接地され、
他方の端子は可変インダクタンス１８を介してサイリス
タ回路１９に接続される。このサイリスタ回路１９は逆
並列接続されているサイリスタ２０とダイオード２１を
数対用いて構成される。図示を簡単にするために、第１
図には逆並列接続のサイリスタとダイオードの対は一対
だけ示している。サイリスタ回路］９は補助トランス２
２の１次巻線２３を介して電、源電圧０１の正側に接続
される。この電圧Ｕ１の値はたとえば７ｋＶｆある。１
次蓚線２３とサイリスタ回路１９の接続点に充電コンデ
ンサ２４の一方の端子が接続される。

このコンデンサの他方の端子は接地される。

次に、第１図に示す回路の１１１１作をＨｆ）明する。

充１１℃コンデンザ２４け電圧ＩＪｌ′まで充電される
。制御器２５からサイリスタ２０のケ９−トに知いノＲ
ルスを加えてサイリスタ２０を導通状態にすると、′１
σ５流がｉｉｌ変インダクタンス１８を通って１次巻線
１７に流れる。この電流により２次巻線１５に篩′電圧
が誘起される。１次巻線１７と２次巻線１５の巻数比に
だとλば１対７である。２次巻線１５と、コンデンサ１
４およびちり分離器１０の’４７’ｎとにより１百列振
動回路が形成される。この振動回路に第３図に示すよう
なほぼ正弦波形の機能を１：ｉう電圧ノ＋ルスＵ２が発
生される。この電圧馬の最ｉ會ｊ電圧は約６０ｋＶであ
る。この電圧パルス−ベース電圧ＵＢに重畳される。第
３図には直流振動回路に流れこむ電流も示されている。

この図から明らか庁ように、電流Ｉばまず正の半波をた
どり、・ぞルス電圧ＵＦが最高値に々っだ時に電流１は
零点を通り、パルスＴ、’ｊ　Ｉ：Ｆ町が低圧している
間は′電流１は負の半波をたどる。

第３図は制御電圧ＵＣも示す。この制御電圧Ｕ。はサイ
リスタ２０を制御するために制御器２５により発生され
るノ９ルス電圧である。このパルスＵｃけサイリスタ２
０を導通状態にする短いピークの後に、低い電圧をとる
。パルスＵ。の全持続時間は約２０μＢ　であり、パル
スＵＦの持続時間は約１２０μｓである。第３図に示さ
れている時間はサイリスタ２０の導通が開始された時刻
ｔｏから計ったものである。

ちり分離器においては、電極１２とケーシング１１の間
のス／Ｊ−り電圧は破線のス／ぐ−り路２６で示されて
いるように生ずる。スノ＋−りが発生すると電圧ＵＦは
急激に零となる。そうすると、トランス１６の２次振動
回路は２次巻線】５とコンデンサ１４だけで構成される
ことになる。電圧Ｕ。

が零になっても、大きな電流がス・に−り路２６を通っ
て流れるから１次巻線１７には電圧が誘起される。その
電圧は可変インダクタンス１８とサイリスタ回路〕９を
経て充電コンデンサ２４に与えられ、そのコンデンサ２
４を再び充電する。この場合にサイリスタ２０が衣然と
して導通状態であ（１３） れば何の危険も牛じ々い。しかし、サイリスタが既に非
導通状態になっておれば、スパーク路２６の短絡のため
に非常に高い電圧が発生される。

電圧ＵＦが最高値に達し、かつ振動回路の電流Ｉが零点
を横切る時刻１＋　（第３図）にはサイリスタ２０はま
だ導通状態にある。もっとも、制御電圧Ｕｏは既に々く
なっている。サイリスタはそれを流れる電流が零になっ
た時だけ非導通状態になることば知られている。時刻ｔ
ｏと１．の間にちり分離器］０にアークが生ずると、そ
の時に導通状態に々っているサイリスタ２０は導通状態
を保つ。その理由は、充電コンデンサ２４を再充電する
ためのアーク電圧が生ずると、サイリスタ２０を流れる
電流の向きがパルス電流の正の半波に流れる電流の向き
と同じだからである。一方、時刻ｔ１の後たとえば時刻
ｔ２にアーク電圧が生じたとすると、サイリスタ２０は
既に非導通状態にあり、サイリスタ２０の入出力端子間
に電圧が生ずるが、その電圧の極性はダイオード２１を
逆バイアスする極性であるからダイオード２１には電流
は流れ々い。

（１４） この状態においてサイリスク２０が破壊でれることを避
けるために、型棒１２に接続されている検出器２７が、
電圧ＵＦの急激な低下が起きた場合に、ノ七ルスを線２
８を介してトランス２９−＼Ｌｊえる。このトランス２
９の２次巻線はサイリスタ２０のアノード端子とゲート
端子の間に接続される。トランス２９の２次巻線へ与え
られた・ぐルスはサイリスタ２０を導通状態にして、ト
ランス１６の２次側短絡により形成された商い１次電圧
が、導通状態に々っているサイリスタ２０ｉ通じて充電
コンデンサ２４を充電するようにする。

検出器２７はコンデンサ：つ０と抵抗器：３１の直列回
路より成り、抵抗器３１の一方の端子は接地される。こ
の検出器２７のＲＣ時定数は約１μｓであるから、線２
８における信号は電圧Ｕ、の短時間変動によってのみ発
生されるが、第３図に示されているＩＦ常・ぐルス電、
圧は線２８における信号を変化させない。

サイリスタ２０を保護するだめの別の保護回路３２は、
サイリスク２０の主電極に存在する電圧に応答して線４
５に制御信号を発生する。この保護回路３２は抵抗器３
３と３４、：３５と３６で構成された第１と第２の分圧
器を有する。それらの分圧器の夕、ｆは増幅器３７の出
力端子へ共通に接続される。増幅器３７の出力端子は紳
４５を介してトランス２９に接続される。抵抗器に必ず
存在する容−ｉｔたけインダクタンスの／こめに、分圧
器（３３，３４）の応答時間（はかなり長い。したがっ
て、コンデンサ３６のために応答時間が短くされている
分圧器（３５，３６’）が分圧器（３３゜３４）に並列
接続される。

トランス１６の構造が第２図に示されている。

このトランス１６は鉄板をらせん状に巻いて作られた環
状鉄心３８を含む。１次巻線１７と２次巻線１５が図示
のようにして鉄心３８に巻かれる。

鉄心３８には補助巻線３７も巻かれる。この補助巻線３
７は、第１図に破線で示されているように、１次巻線と
は逆に巻かれる。補助巻線：（７は整流器４０を介して
補助トランス２２の２次巻線４］の両☆ａＡに接°続さ
れる。

サイリスク２０の制御器２５により制徊１されて発生さ
れる・ぐルスが持続ｌ〜ている間、補助トランス２２の
１次巻線２３に電流が流れる。２次巻線４１中に銹起さ
れた電圧が整流器４０によ−り整流されてから補助巻線
３９を通じて流電される。これによし、補助巻線３９に
直流電流が発生される。

この電流の大きさはちり分離器〕０における・やルスの
周波数と大きさによシボされ、鉄心３８中においては逆
磁化のために、鉄心３８が段階的に磁気飽和させられる
ことが阻止される。補助巻線３９に並列接続されるコン
デンサ（図示せず）を設けることができる。

サイリスク２０を更に保詭するために、グイオー１”４
２とコンデンサ４３の直列回路をサイリスクとアースの
間に接続できる。コンデンサ４３に抵抗器４４が並列接
続される。ダイオード４２のために、負のノｅルススパ
イクがサイリスタ２０のカソード端子に生ずることがさ
けられる。その負のス、？イクはダイオード４２を介し
てコンデンサ４４を充電する。負の・ぐルススパイクが
なくなる（１７） と、コンデンサ４３は抵抗器４４を一’、ｊ（＋じて徐
々にｔｒｉ　Ｖｔする。この保護回路はサイリスクに過
大電圧が急に加えｒ）れることを１！、Ｉノ止する。

【図面の簡単な説明】

第１図はちり分離器の電源回路の（Ｈｊｌ路図、第２図
は環状ｌ・ランスの略図、第３図は・ンルスの電流−電
圧波形図である。 １０・・・ちり分離器、１２・・・Ｎ極、１５・・・ト
ランスＩ６の２次巻線、＋６・・・トランス、］７・・
・トランス１６の１次巻線、１９・・・サイリスク回路
、２２・・・補助トランス、２３・・・補助トランスの
１次巻線、３８・・・トランス鉄心、４１・・・補助ト
ランスの２次巻線。 （］８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ハルス制御ザイリスタ回路（１９）を含む１次回
   路と、ちう分離器（１０）とコンデンサ（１４）の直列
   接続を含む２次回路とを有するトランス（１６）を備え
   る静電ちり分離器用の電源回路において、ちシ分離器（
   １０）の電極（１２）は検出器（２７）に結合され、こ
   の検出器はちｐ分離器（１０）におけるス・母−り発生
   とともに起る急激な電圧変化のみに応答し、その電圧変
   化によりサイリスタ回路（１９）は導通状態にされるこ
   とを特徴とする静電ちｐ分離器用の電源回路。 （２、特許請求の範囲の第１項に記載の電源回路であっ
   て、保護回路（３２）が設けられ、この保護回路はサイ
   リスタ回路（１９）の上流側の電位と下流側の電位をと
   り出し、サイリスタ回路（１９）は、電位差が所定の値
   をこえた時に導通状態になることができることを特徴と
   する電源回路。 （３）　　・千ルス制御サイリスタ回路（１９）を含む
   １次回路と、ちり分離器（１０）とコンデンサ（１４）
   を含む直列接続を含む２次回路とを有するトランス（１
   ６）を備える電子ちシ分離器用の電源回路において、ト
   ランス（１６）は環状巻トランスであって、巻線が施さ
   れるこのトランスの鉄心はらせん状に巻かれた板状金属
   で作られることを特徴とする電子ちり分離器用の電源回
   路。 （４）　　、Ｊ？ルス制制御サイズ７７回路１９）を含
   む１次回路と、ちり分離器（１０）とコンデンサ（１４
   ）を含む直列接続を含む２次回路とを有するトランス（
   １６）を備える電子ちり分離器用の電源回路において、
   １次巻線（１７）と２次巻線（１５）に加えて、トラン
   ス（１６）は、１次巻線（１７）を流れる・ぐルス電流
   により発生される磁界とは逆向きの磁界を発生する整流
   された逆磁化電流が流される補助巻線（３９）を含むこ
   とを特徴とする電子ちり分離器用の電源回路。 （５）特許請求の範囲第４項に記載の電源回路であって
   、逆磁化電流は補助トランス（２２）の２次コイル（４
   １）により発生され、補助トランス（２２）の１次コイ
   ル（２３）はサイリスタ回路（１９）に直列接続される
   ことを特徴とする電源回路。