В настоящее время большинство исследователей и разработчиков импульсного питания для формирования микросекундных импульсов используют колебательную перезарядку накопительного конденсатора и межэлектродной емкости электрофильтра [2,5]. В конструкции схем импульсных источников существуют различные пути для реализации микросекундных импульсов. Наиболее предпочтительными являются направления, реализующие рекуперацию энергии, не израсходованной на коронный разряд и являющейся в электрофильтре избыточной. При высоких импульсных напряжениях лишь небольшая часть энергии, внедряемая в электрофильтр на переднем фронте, необходима для создания требуемого тока коронного разряда, поэтому излишнюю энергию возвращают в накопитель. В качестве накопителя в настоящее время используют конденсаторы.
1. Наиболее широко известна система импульсного питания, разработанная фирмой «Ф. Л. Шмидт энд компани» (Нидерланды) [5]. Фирма специализируется на разработке технологий и оборудования для цементных производств. Схема реализует импульс напряжения длительностью 50—200 мкс, при этом используемая частота лежит в области 25— 400 имп./с. На основании отечественного опыта можно уточнить, что пригодность частоты 400 имп./с для tи =50 мкс в этой схеме маловероятна.
Подаваемое на электрофильтр постоянное напряжение поддерживается на уровне или несколько ниже порога возникновения коронного разряда, чтобы по окончании действия каждого импульса обеспечить гашение коронного разряда для реализации режима «коррекции обратной короны». Постоянное напряжение поддерживается на уровне, обеспечивающем максимальное произведение (Uа -U0) ·Uср при работе в режиме «повышения эффективности улавливания».
На рис. 16 показан характер изменения напряжения на электрофильтре при питании его системой фирмы «Ф. Л. Шмидт энд компани». По осциллограмме видно, что между импульсами напряжение практически не изменяется. Это говорит о том, что либо напряжение после импульса оказывается ниже или равным U0, либо фирмой приводятся неверные данные.
|
|
Кроме того, при симметричном импульсе, как видно из осциллограммы, полученное напряжение после импульса ниже, чем перед ним, и, следовательно, можно утверждать, что возврат энергии более 100%. Однако источника энергии в данном случае в коронном разряде нет. Реально это может быть обеспечено только за счет отбора энергии на заднем фронте импульса. Известны некоторые способы такого отбора, представляющие «ноу-хау».
Обеспечение снижения напряжения по окончании импульса до уровня U0 позволяет управлять коррекцией обратной короны за счет изменения частоты следования импульсов. Сама по себе реализация такого снижения достаточно сложна и обусловлена декрементом затухания колебательного разряда накопительного конденсатора. Приведенная на рис. 16 форма напряжения на электрофильтре характеризуется снижением напряжения в конце импульса до величины, как указывалось, даже ниже, чем перед импульсом. Кроме отбора энергии это может быть объяснено возникновением встречною коронного разряда у коронирующего электрода, когда его потенциал за счет колебательного перезаряда снижается настолько, что возникает положительный коронный разряд, компенсирующий отрицательный объемный заряд, который образован передним фронтом импульса так, что его влияние на увеличение напряжения на электродах уже незначительно. Наличие этого эффекта проявляется в возрастании напряжения на электрофильтре через 50 мкс после окончания импульса.
В течение первой половины длительности импульса тока межэлектродная емкость электрофильтра заряжается. На коронирующем электроде накапливается заряд qо. При допущении, что напряженность возникновения коронного разряда Ео не зависит от перенапряжения, то величина qо является постоянной и равной: qо =Сr · U0;
где Сr — геометрическая емкость коронирующего электрода.
Весь избыточный заряд, передаваемый в электрофильтр первой половиной импульса тока, внедряется в промежуток около поверхности коронирующего электрода. Напряжение на электрофильтре растет.
В течение второй половины длительности импульса тока заряд коронирующих электродов уменьшается, потенциал коронирующего электрода снижается, и когда разница потенциалов коронирующего электрода и объемного заряда достигает U0, возникает встречный коронный разряд, в результате чего величина объемного заряда уменьшается. После завершения импульса тока оставшаяся часть объемного заряда в промежутке под действием электрического поля постоянного напряжения перемещается к осадительным электродам и нейтрализуется на них, заряжая частицы в потоке газа.
При высоких импульсных напряжениях лишь небольшую часть заряда межэлектродной емкости электрофильтра, созданного первой полуволной тока. требуется расходовать в виде тока коронного разряда для создания необходимой плотности тока на осадительных электродах. Весь избыточный заряд возвращается в накопитель за счет второй полуволны тока, текущего в обратном направлении.
Изменение тока и напряжения за время импульса приведено на рис. 17.
Принципиальная схема рассмотренной системы импульсного питания электрофильтра фирмы «Ф. Л. Шмидт» с рекуперацией энергии представлена на рис. 18 [2].
|
|
|
|
Постоянное напряжение подается на электрофильтр от трехфазного источника. Ток, выпрямленный по трехфазной мостовой схеме, поступает на электрофильтр через блокирующую индуктивность Ldс, которая необходима, чтобы предотвратить попадание импульсного напряжения на источник постоянного напряжения.
Импульсы напряжения со вторичной обмотки импульсного трансформатора (ИТ) через разделительный конденсатор Сс подаются на электрофильтр. Вторичная обмотка импульсного трансформатора оказывается включенной на последовательно соединенные конденсатор и межэлектродную емкость электрофильтра С1. Напряжение на них распределяется обратно пропорционально величинам емкостей. Чтобы получить минимальный коэффициент трансформации импульсного трансформатора, необходимо выполнить условие Сс >>С 1.
По исследованиям автора удельную емкость электрофильтра принять равной 50 пФ/м2 и величину емкости Сс можно определить по известной площади осаждения.
При пробоях в электрофильтре конденсатор Сс должен разряжаться через вторичную обмотку импульсного трансформатора. Процесс разряда будет носить колебательный характер. Ввиду большой емкости Сс и необходимости выполнения ее на полное напряжение электрофильтра с учетом перенапряжения, которое может возникать, это условие накладывает очень жесткие требования к надежности конденсатора Сс и способности выдерживать колебательный разряд. Задавшись, например, максимальным электрическим режимом, который обеспечивается при частоте искровых пробоев около 10 в минуту, можно оценить, какое число циклов указанных разрядов должен выдерживать конденсатор. Следует отметить, что ИТ в состоянии оказывать сильное демпфирующее действие, если это предусмотреть в его конструкции.
Импульсы напряжения формируются путем разряда накопительного конденсатора Со через тиристорный ключ Т, формирующую индуктивность Lс и первичную обмотку импульсного трансформатора. Процесс разряда должен быть колебательным, в этом случае вторая полуволна разрядного тока вновь заряжает конденсатор Со и восстанавливает на нем напряжение, величина которого несколько ниже первоначальной. Чтобы улучшить восстановление напряжения, т.е. возврат энергии во вторую половину фазы протекания тока, нужно выбрать ИТ с минимальными демпфирующими свойствами. Это условие противоречит предыдущему. С точки зрения требований газоочистки ИТ должен обеспечивать минимальные потери.
Вторая полуволна тока протекает уже через диод, шунтирующий тиристорный ключ во встречном направлении. За это время тиристорный ключ размыкается и блокирует протекание тока до следующего включения ключа. Израсходованная на формирование импульса часть заряда накопительного конденсатора Со восстанавливается за счет подзарядки от второго трехфазного источника питания с выпрямителем на выходе. Оба источника питания постоянного напряжения, первый и второй, имеют схемы регулирования напряжения на выходе каждого из них.
При включении тиристорного ключа межэлектродная емкость электрофильтра С1 заряжается до напряжения, равного сумме постоянного напряжения от первого источника и амплитуды импульса напряжения, сформированного через импульсный трансформатор при протекании первой полуволны тока разряда конденсатора Со. Из-за колебательного характера процесса, определяемого соотношением параметров схемы, энергия, запасенная в емкости С1, в следующем полупериоде возвращается через импульсный трансформатор в конденсатор Со через обратный диод Д. До следующего включения тиристорного ключа рекуперированная энергия хранится в конденсаторе Со и используется во время формирования следующего импульса.
Недостатки схемы. Пропускная способность импульсного трансформатора относительно невелика; кроме того из-за ограничения его коэффициента трансформации необходимо тиристорный ключ выполнять на несколько киловольт; чтобы снизить выходное напряжение импульсного трансформатора, емкость должна удовлетворять условию Сс >>С1
При пробое в электрофильтре конденсатор Сс разряжается через вторичную обмотку импульсного трансформатора, и на ней возникают большие перенапряжения. Все эти требования приводят к сложной и дорогостоящей конструкции импульсного трансформатора. Кроме этого наличие двух источников питания с выпрямителями дополнительно увеличивает стоимость и габариты источника.
Преимущества схемы. Схема позволяет независимо регулировать уровень постоянного напряжения, что очень важно для оптимизации режимов питания. В этом случае показатели работы электрофильтра, например, по степени очистки, будут выше. Тиристорный ключ, который очень чувствителен к перенапряжениям, установлен в первичной цепи импульсного трансформатора и высокочастотные колебания через него не проходят. Кроме того выполнить ключ на несколько киловольт значительно проще, а конструкция получается существенно надежнее, чем при исполнении его, например, на 100 кВ.
2. В 1976 г. (пат. № 4138233) С. Масюда в Японии предложил другой тип схемы импульсного источника. В начале 80-х годов фирма «Флект» (Швеция) реализовала промышленный образец этой схемы, приведенной на рис. 19.
Принцип действия упомянутой схемы также основан на использовании колебательного процесса разряда в Lс — контуре при замыкании тиристорного ключа Т1. При этом обеспечивается быстрая зарядка межэлектродной емкости электрофильтра С1 и быстрый возврат неизрасходованной на коронный разряд энергии источника через встречный диод Д.
В конструкции схем по этому принципу могут быть различные пути реализации. Рассмотрим несколько типичных вариантов. Одним из вариантов является схема, приведенная на рис. 9, эквивалентная схеме на рис. 19. Электрофильтр представлен параллельно включенными конденсатором С1 и активным сопротивлением R1. Накопительный конденсатор Со заряжается от источника постоянного напряжения с напряжением Е, конденсатор Со подключен к нагрузке через цепочку, состоящую из тиристорного ключа Т1, шунтированного встречным диодом Д, и из индуктивности L1. Сопротивления Rо и R3 — токоограничивающие резисторы и приведенные активные потери. Кроме того, предусмотрена цепочка, шунтирующая нагрузку и состоящая из тиристорного ключа Т2 и сопротивления R2 . Имеется также индуктивность L2, включенная последовательно с диодом Д. Величина емкости Со выбирается обычно по емкости нагрузки С1 из соотношения Со >>С1. В этом случае можно считать, что напряжение на Со практически не меняется. Когда включается тиристор Т1 заряд конденсатора Со перераспределяется с С1 (процесс начинается при напряжении на С1, равном нулю), и напряжение на емкости нагрузки С1 возрастает почти до двойного напряжения на накопительном конденсаторе Со, равном напряжению источника Е.
Через тиристорный ключ Т1 протекает первый полупериод тока. Колебательный процесс продолжается, и заряд емкости нагрузки С1 во второй полупериод протекания тока будет передаваться в накопительный конденсатор Со, но уже через диод Д: Второй полупериод протекания тока через диод Д продолжается, пока ток не станет равным нулю. В этот момент процесс прекратится, так как тиристорный ключ Т1 за время протекания тока через диод Д заперся. Из-за потерь в цепи на Rо, Rз и R1 напряжение на нагрузке не будет равно нулю, и поэтому сохраняется некоторое остаточное напряжение, которое снимается включением тиристорного ключа Т2. Напряжение на нагрузке снижается до нуля, а напряжение на конденсаторе Со восстанавливается до Е за счет подпитки от источника постоянного напряжения.
Если не осуществлять снятие напряжения с нагрузки, то амплитуда импульса при последующих включениях тиристорного ключа снижается и приближается к Е. Процессы прекращения действия формирования импульса при отсутствии напряжения в цепи и снятии остаточного напряжения приведены на рис. 20. Применительно к питанию реального электрофильтра эта особенность отрицательно сказывается на работе таких схем, так как ограничивает их применение областью больших плотностей токов, однако этот эффект ослабляется за счет перемещений объемного заряда по промежутку и снижения напряжения на электрофильтре между двумя последующими включениями тиристорпого ключа Т1, что обеспечивает удовлетворительное формирование импульсов. Однако данная схема остается чувствительной к изменению технологического процесса очистки газов.
Индуктивность L2 обеспечивает надежное выключение тиристорного ключа Т 1 путем создания обратного падения напряжения и позволяет увеличивать длительность спада напряжения в импульсе.
Чтобы повысить электрический КПД схемы, необходимо стараться достичь минимальной величины сопротивления Rо, R3. Острые импульсы из-за высокочастотного спектра приводят к увеличенным потерям через изоляцию соединительных проводников и самого проводника за счет скин-эффекта, увеличивающего их эффективное сопротивление. Для соединений необходимо использовать коаксиальные кабели с большим сечением или устанавливать импульсную часть на крышке электрофильтра. Эти требования справедливы для всех типов импульсных схем источников. При реализации заданной длительности импульса следует брать минимальной емкость нагрузки или регулировать длительность импульса за счет изменения L1 и по возможности избегать дополнительных емкостей, включенных параллельно с нагрузкой. Случай питания коаксиальным кабелем из-за увеличения емкости нагрузки менее предпочтителен.
Второй момент, который важен в таком типе схем — это возможность повторного включения тиристорного ключа, которое может произойти из-за переходного процесса после завершения формирования импульса.
Для того, чтобы снизить значения максимального прямого напряжения и максимальной скорости нарастания прямого напряжения, которые нормированы для тиристоров, в этой схеме необходимо увеличивать величину индуктивности L1, при этом конструкция индуктивности L1 должна быть выполнена с большой межвитковой емкостью. Поскольку емкости вводятся искусственно, необходимы тиристоры с увеличенной емкостью между катодом и анодом.
На рис. 21 приведена другая схема, реализующая импульсы напряжения на электрофильтре по этому принципу. Вместо шунтирующего тиристорного ключа Т2 и резистора R3 установлена индуктивность. Когда величина индуктивности L3 выбрана из условия L3 >> L1, она не влияет на процесс разряда накопительного конденсатора С0, а остаточное напряжение на С1 снимается за счет разряда его через L3. Чтобы избежать перезарядки С1, установлен диод Д2 параллельно с L3, который шунтирует нагрузку, когда на ней напряжение падает до нуля, и энергия, накопленная в L3, рассеивается при протекании тока через этот диод.
На рис. 22 приведена еще одна схема, реализующая широкие импульсы. Возврат энергии осуществляется трансформатором Тр, рекуперирующим энергию в сочетании с тиристором Тз и выпрямителем В. Эта схема интересна тем, что может формировать снижение напряжения на электрофильтре до нуля, а при отключении диода Д2 может осуществляться импульсная смена полярности на электрофильтре.
На рис. 23 показан другой вариант схемы, формирующей узкие импульсы синусоидальной формы с последующим управляемым формированием импульсного снятия напряжения. В этой схеме трансформаторная связь заменена двумя индуктивностями L4 и L5, при этом должно выполняться условие L4 << L5. Здесь диод Д2 необходим для снятия переплюсовки напряжения на электрофильтре. Если его отключить, то может реализоваться реверсивный режим питания с рекуперацией энергии.
На рис. 24—25 приведены различные варианты подключения импульсных схем в комбинации с источниками постоянного напряжения для различных конструкций электрофильтров двух- и трехэлектродных систем.
У нас в стране первый вариант такой схемы (рис. 19) испытан и освоен промышленностью.
Фирма «Флект» (Швеция) в схеме импульсного источника питания, реализованного по схеме рис. 19, применила режим работы тиристорного ключа Т1, при котором колебательный процесс разрядки накопительного конденсатора не прекращается после протекания одного периода тока, а продолжается до установившегося значения.
На рис. 26 приведена стилизованная осциллограмма напряжения на электрофильтре при таком режиме, который назван мультиимпульсным (многоимпульсным). Пунктирной линией показана кривая изменения уровня возникновения пробоев Uпр в электрофильтре. После первого импульса уровень возникновения пробоев несколько снижается. Значит для исключения пробоя необходимо, чтобы следующий импульс имел меньшую амплитуду. В рассматриваемом случае этот процесс регулируется моментом включения тиристорного ключа Т1.
Автором исследования подобного режима проводились в 1979— 1980 гг. при испытаниях релаксационных источников питания. Для этого режима очень удобным ключом является разрядник, который после пробоя имеет двухстороннюю проводимость, и колебательный процесс разряда конденсатора продолжается до установившегося уровня. Уровень снижения амплитуды следующего импульса просто регулируется изменением декремента затухания колебательного процесса. Отечественные исследования подтверждают положения, высказанные фирмой «Флект», как об изменении уровня пробивных напряжений в зависимости от номера импульса, так и о способах улучшения использования энергии и повышения эффективности работы электрофильтра. Однако в основном этот режим применен фирмой для обеспечения надежной работы тиристорного ключа при искровых пробоях в электрофильтре и формирования узкого импульса напряжения на электрофильтре, который для тиристорного ключа ограничен временем его восстановления. В предложенном случае тиристоры могут не запираться, и влияние этого ограничения можно снизить.
К недостаткам схем относится сложность потенциального разделения и одновременного управления тиристорными ключами, состоящими из большого числа тиристоров. Кроме того схемам присущ один принципиальный недостаток — это наличие остаточного напряжения. Импульс заканчивается при более высоком напряжении, чем начинается, и при малых плотностях тока постоянного напряжения амплитуда импульса снижается до уровня напряжения на выходе источника постоянного напряжения. Эффект импульсного питания исчезает. Эта особенность ограничивает область эффективного применения схем. Для расширения области применения используются устройства снятия остаточного напряжения, однако, при этом схема усложняется. Параметры импульса взаимосвязаны и невозможно изменять их независимо друг от друга.
Преимущества схем. Схемы достаточно просты и характеризуются высоким возвратом энергии, а именно до 75%. В одном импульсном источнике совмещена возможность создания постоянного напряжения и импульсного.
Автором также предложены оригинальные схемные решения на уровне авторских свидетельств для формирования наносекундных импульсов с рекуперацией энергии (способные также формировать и микросекундные импульсы).
в. Схемы импульсных источников, реализующие наносекундные импульсы.
Во всех известных технических решениях схем формирования наносекундных импульсов применяются различные типы разрядников.
Основные преимущества наносекундного импульса: пробивные напряжения существенно выше, чем у микросекундного, что обеспечивает возможность поднимать постоянную составляющую при наложенных импульсах до уровня 90% от постоянного напряжения; распределение плотности тока более равномерное, даже чем у микросекундных импульсов; коронный разряд носит стриммерный характер, поэтому может достигаться более высокая плотность ионов; при очень крутых фронтах начинают сказываться эффекты электромагнитного поля и процессы, протекающие в области сред «металл — слой пыли», что ведет к лучшему отряхиванию пыли с электродов, особенно коронирующих и др.
С конца 70-х годов (пат. США № 4133649 от 9.01.79, выданный фирме «Хай Вольтадж Энджиниеринг Корп.») стала очевидной целесообразность питания электрофильтров наносекундными импульсами.
На рис. 27 показана схема импульсного источника, реализованная упомянутой фирмой. Фирма «Ресёрч Коттрелл Инкорпорейшн» имеет независимое регулирование уровня постоянного напряжения от однофазного источника постоянного напряжения с выпрямителем на выходе. Между источником постоянного напряжения и электрофильтром включен Г-образный фильтр, состоящий из конденсатора Сф, шунтирующего выход источника, и сопротивления R1.
Цель установки Г-образного фильтра — сглаживание пульсаций на выходе источника постоянного напряжения и отсечка импульсов напряжения от этого источника Импульсы напряжения формируются путем зарядки накопительного конденсатора Со от трехфазного источника питания и передачи части этого заряда электрофильтру. Резистор в цепи зарядки накопительного конденсатора необходим для ограничения зарядного тока. Следует отметить, что на промышленной установке этот резистор, а также резистор Г-образного фильтра целесообразно из соображений экономии электроэнергии заменить индуктивностью. Накопительный конденсатор связан с коронирующими электродами последовательной цепочкой, состоящей из разрядника и разделительного конденсатора Сс. Точка соединения разрядника и конденсатора Сс заземлена через резистор R3. Когда разрядник срабатывает, происходит перераспределение зарядов между Со и Сс, последовательно соединенными с межэлектродной емкостью электрофильтра. Напряжение на последовательно соединенных емкости Ср и емкости электрофильтра возрастает скачком и распределяется обратно пропорционально величинам этих емкостей. Передний фронт импульса определяется величиной суммарной емкости, индуктивности и активного сопротивления контура.
Когда напряжение на Со и последовательной цепочке емкостей сравняется, разряд в разряднике гаснет. Задний фронт импульса формируется путем разрядки последовательной цепочки емкостей через формирующий резистор R3. Таким образом, эта схема позволяет формировать предельно крутой фронт импульса, который способна обеспечить конструкция электрофильтра. Дальнейшее уменьшение длительности импульса возможно за счет исполнения электрофильтра с особой конструкцией коронирующих электродов.
Рассмотренный способ формирования наносекундных импульсов по видоизмененной схеме с рекуперацией энергии испытан автором в Семибратовском филиале НИИОгаза в лабораторных и промышленных условиях. Определены преимущества и недостатки этого способа формирования импульсов.
Эта схема обладает следующими двумя недостатками:
— нерациональные потери на резисторах R1, R2 и R3. Особенно велики потери на сопротивлении R3, так как, например, при постоянной спада напряжения, равной 5 мкс, в случае питания поля электрофильтра ЭГА 1-30-7,5-6-3-330-5, оно составляет около 60 Ом, в то время, как заряд, протекающий при амплитуде импульса Uи = 30 кВ, имеет энергию около 30 Дж за один импульс. Поэтому целесообразно усовершенствовать схему для рекуперации энергии;
— наличие двух источников питания постоянного напряжения, а также трех конденсаторов, которые в случае пробоя в электрофильтре будут перезаряжаться, что снижает их ресурс. Кроме того, без применения специального разрядника, конденсатор Со при пробое в электрофильтре разряжается через R3, и энергия тратится бесполезно, вследствие чего этот резистор необходимо выполнять уже охлаждаемым и с большими габаритами, так как к нему прикладывается суммарное напряжение от постоянного и импульсного источников.
Преимуществом рассматриваемой схемы является то, что она формирует предельно крутой фронт импульса и очень малую длительность спада. Кроме того, возможно независимое регулирование уровня постоянного напряжения и амплитуды импульса. Коммутатор на разряднике прост, надежен, дешев, не чувствителен к перенапряжениям.
Схема, реализующая наносекундные импульсы, предложенная японскими исследователями (отделение электротехнического машиностроения университета г. Токио) [8], приведена на рис. 28. Напомним, что для наносекундных импульсов коронирующие электроды необходимо рассматривать как линию передачи. Для конструкций электрофильтров (двухэлектродные), эксплуатирующихся в линию передачи короны необходимо рассматривать, как проводник в туннеле. Система с линией передачи короны может создавать идеально однородное распределение тока, и обеспечивать очень высокую степень очистки электрофильтра.
Чтобы использовать существующие источники постоянного напряжения, не изменяя конструкции электродов электрофильтра был разработан модульный «пульсатор» (импульсный преобразователь) [8]; кассетного типа. Согласно рис. 28 он состоит из двух частей:
— контур удвоения напряжения источника постоянного напряжения, содержащий накопительный конденсатор Со и последовательно соединенную цепочку, включающую в себя тиристорный ключ Т1 и индуктивность L1;
— контур формирования импульсов, состоящий из формирующего конденсатора Ср, (в виде батареи последовательно и параллельно соединенных керамических конденсаторов) и ротационного искрового разрядника.
Конденсатор Ср при перезарядке конденсатора Со, когда открывается тиристорный ключ Т1, заряжается до напряжения, превышающего напряжение источника постоянного тока. Импульсный преобразователь, выполненный в виде модуля, включается между существующим источником питания электрофильтра постоянного напряжения и коронирующими электродами, благодаря чему режим питания модифицируется в импульсный. Этот вариант является примером напрямую связанного пульсатора с коронирующими электродами. Известны также связь через разделительный конденсатор или через импульсный трансформатор. Последняя связь для получения наносекундных импульсов практически непригодна.
Двойной контур формирования импульсов напряжения дает возможность использовать существующий источник постоянного напряжения, так как Ср заряжается до напряжения U=2U- U1 от конденсатора С о за счет колебательного процесса перезарядки определяемого величиной индуктивности L1 , где U0 — напряжение на Со, U1 — остаточное напряжение на Ср непосредственно перед включением Т1. После запирания Т1 ротационный искровой разрядник соединяет Ср с коронирующими электродами. Частота повторения импульсов изменяется в пределах 10—200 Гц. Управление частотой осуществляется микропроцессорным контроллером, который синхронизирует включение тирнсторного ключа Т1; и скорость вращения сервомотора в приводе разрядника. Этот модульный пульсатор может обеспечить питание импульсной энергией части электрофильтра с площадью осаждения до 1500 м2.
Оптимальное значение емкости конденсатора по расчетам автора лежит в диапазоне Сэф<С<1.5Сф , где Сэф — емкость электродной системы электрофильтра, подключаемая к пульсатору. Уровень среднего тока короны регулируется изменением частоты подключения конденсатора Ср разрядником к электрофильтру. Аналогичную установку в 1979 г. (на четыре года раньше, чем в Японии) по просьбе Семибратовского филиала НИИОгаза разработал институт НИИЭТ. С применением этой установки были исследованы процессы питания наносекундными импульсами на лабораторных установках Семибратовского филиала НИИОгаза. Испытания были успешными и показали хорошие технические характеристики источника при формировании наносекундных импульсов на электродных системах электрофильтров типа УГ и ЭГА.
Недостаток схемы — усложнение конструкции источника за счет применения тиристорного ключа и двойного контура формирования импульса. В Семибратовском филиале НИИОгаза по результатам испытаний предложен источник питания с одноконтурной схемой формирования импульсов, в которой снята необходимость синхронизации работы разрядника, но в этой схеме предъявляются более жесткие требования к характеристикам накопительного конденсатора, который должен выдерживать 5—10 полных разрядов в минуту с уровня напряжения 60—70 кВ.
Таким путем удалось решить задачу обеспечения ресурса работы конденсатора 20—30 тыс. час в данном режиме. Повышение ресурса работы конденсатора, достигающее за счет снижения жесткости условий его работы в схеме источника и за счет изменения конструкции коронирующей системы электрофильтра, позволяет резко уменьшить величину емкости конденсатора.
Согласование импульсного источника с электрофильтром само по себе является серьезной задачей. Чтобы вся энергия, выработанная в источнике, ушла в нагрузку, необходимо (если связь кабельная) сопротивление нагрузки сделать равным волновому сопротивлению кабельного фидера. В противном случае в точке подключения нагрузки будет происходить отражение волны и часть энергии возвратится в кабель, т. е. будет потеряна. При использовании конденсаторной связи, как в схеме рис. 25, б, дополнительно появляются потери в разделительном конденсаторе, представляющие потери связи, величина которых пропорциональна емкости конденсатора связи.
Третий вид потерь — отвод энергии от фидера и распределение ее по коронирующим электродам. В каждой точке ответвления (в каждом коронирующем электроде) происходит ступенчатое падение напряжения импульса из-за изменения волнового сопротивления и частичного отражения волны импульса. Этот процесс ухудшает распределение импульсной мощности и, соответственно, плотности тока коронного разряда в существующих конструкциях электрофильтров. Поэтому достигнутые результаты повышения эффективности электрофильтров, питаемых наносекундными импульсами, можно существенно улучшить особенно для невысокоомных пылей за счет определенного изменения конструкции токоввода и систем коронирующих электродов электрофильтров.