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湿式电除尘器恒流电源的理论基础及工作原理

[2015-06-17] 点击:

恒流源供电的理论基础

对电除尘器采用恒流源供电,是八十年代中期开始的,虽然它采用了大量的无源元件:电抗器、电容组成L-C变换网络,但却改变了一种供电方式,采用电流源供电。

作为一个供电回路,一般由电源和负载组成,其表征参量为三个:电压、电流和阻抗,以电压作为电源的形式供电(电压源),则电流随负载变化;以电流作为电源的形式供电(电流源),则电压随负载变化。无论是较早的磁饱和放大器电源,还是现在的可控硅电源,均是电压源的特性,一种方式是改变回路的阻抗,进行限流,一种是改变输出电压的平均值(波形),虽然均可以做到“恒压”,“恒流”运行,但均是通过控制调整电压来达到的,其主变量,即能直接控制、调整的是电压μ,如图一所示:i=f(u)。而恒流源是一种电流源的概念,能直接控制、调整的是电流i,如图二所示:u=f(i),通过控制和调整电流i做到“恒压”,“恒流”、“最佳火花率”等工作状态下运行。
湿式电除尘器恒流电源的理论基础

图1 电压源供电i=f(u)         图2 电流源供电u=f(i)

除尘器电场某一局部由电晕放电向火花击穿过渡是需要时间和功率,不论哪一种电源供电,电场处在电晕放电状态,电源所提供的电流则电晕电流,当电场处在火花放电状态,则电源所提供的电流为火花电流,因此在用恒流源供电时,由于电晕放电向火花放电过渡时,放电通道的等效电阻R随电离强度的增加而减小,这样注入到放电通道的功率P=I2(t)R减小,P也减小,抑制了放电的进一步发展,这相当于一个负反馈的物理过程,因此火花击穿的临界电压明显提高,也就是说使除尘器的伏安特性的正阻区得到了大幅度的延伸,延伸的幅值取决于除尘器的状态和工况条件,一般含尘浓度大、电阻率高的烟尘,除尘器机械缺陷较大的,其伏安特性延伸幅值也大,而且延伸是在r=du/di→0附近,也就是说电压增加几千伏,电流成倍地增加。

从图一、图二的伏安特性可以看出,由于除尘器是具有气体放电特性的一个非线性特性,特别是曲线的后半段具有负阻特性,因此对于同一个电压值,电流可能是多值的,而对同一个电流值来说,电压是单值的,即在某一时刻,除尘器的工作电压是其电流的单值函数,因此,简单地从非线性电路平衡状态的稳定性来考虑,以恒流源来供电时,电压不会发生跳跃,可以稳定工作r=du/di→0附近,即工作在高的电压和电流下,因为一个电流值,只有一个电压所对应,而电流值是由设备所决定的,因此这种稳定的工作状态不需要反馈控制回路来支撑,而且是本身回路所具有的。所以,用恒流源供电可以使除尘器工作在较高的功率水。

湿式电除尘器恒流电源恒流源的工作原理

目前,用于静电沉积的高压直流电源,主要有以下二种,一种是可控硅移相控制的高压直流电源,简称可控硅电源;另一种是L-C恒流高压直流电源简称L-C电源。可控硅电源加到沉积电场上去的是电压源。它的输出电压是“恒定”不变的。而L-C电源加到电场本体上去的是电流源。它的输出电流是“恒定”不变的。 L-C电源的原理示意图如图所示。

湿式电除尘器恒流电源工作原理
     
                     图3 L-C电源原理示意图

电网输入的交流正弦电压源,通过L-C恒流变换器,转换为交流正弦电流源,经升压、整流后成为恒流高压直流电源给沉积电场供电。

L-C恒流变换器可以用通常的具有二个输入端(1、2)和二个输出端(3、4)的四端网络的形式来表示,如图2的等效电路所示。

湿式电除尘器恒流电源的工作原理
      
图4 四端网络形式表示的L-C恒流变换器的等效电路

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