Химия и химические технологии / 5. Фундаментальные

проблемы создания новых материалов и технологий

Безруких Н.С., Безруких Е.Г.

ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

НПО «Пульсар», г. Красноярск, Россия

Особенности характеристик озонаторов Нч-диапазона при резонансной схеме питания

Озонаторы, работающие в НЧ-диапазоне частот (30…300 кГц), в отличие от озонаторов более низкого диапазона имеют специфическую схему питания. В диапазонах более низких частот, как правило, применяется схема питания, использующая высоковольтные трансформаторы, что гарантирует высокие массогабаритные характеристики озонаторов.

В схемах питания озонаторов диапазона НЧ используют резонансный метод повышения напряжения до рабочего [1],[2]. В частности, такая схема приведена на рисунке 1. Она содержит генератор НЧ-диапазона и колебательный контур, состоящий из индуктивности L и конденсатора C. Схема также содержит систему обратной связи, обеспечивающую стабильность тока в контуре при уходе параметров контура вследствие температурных или каких-либо иных причин. На экспериментальной установке, кроме того, в точках 1 и 2 были установлены датчики тока с целью снятия осциллограмм при работе озонатора.

Рис.1. Схема питания озонатора диапазона НЧ

В последовательном контуре при резонансе возникает высокое напряжение, которое и способствует горению барьерного либо поверхностного разряда в генераторе озона (ГО) озонатора. Резонанс (с учетом емкости ГО) может возникать на фиксированной частоте при различных значениях C и L. Целью настоящей работы является изучение влияния величины C на характеристики озонатора.

При экспериментальных измерениях параметры контура были следующие: Сго=130 пФ, L=18,5 мГн. Емкость же конденсатора C при измерениях изменялась и была равна: 1000 пФ+470 пФ; 1000 пФ+680 пФ; 1000 пФ+680 пФ+220 пФ; 1000 пФ+1000 пФ. Результаты измерений приведены в таблице 1. Все измерения производились при постоянном, фиксированном расходе кислорода и фиксированной индуктивности L.

Таблица 1. Результаты измерений

ЕмкостьС, пФ	Резонансная частота Fр, кГц	Потребляемая мощность Р, Вт	Концентрация озона с, мг/л
1000+470	26,7	150,0	44,0
1000+680	25,0	187,5	54,0
1000+680+220	23,5	240,0	65,0
1000+1000	22,9	268,5	65,0

Зависимость изменения концентрации озона от емкости C приведена на графике, изображенном на рисунке 2.

Рис.2. Зависимость концентрации озона от C

На графике, изображенном на рисунке 3, показаны относительные зависимости:

1 – производительности озонатора по озону от C;

2 – плотности энергии разряда вследствие изменения рабочей частоты от C;

3 – потребляемой мощности озонатором от С.

Известно, что повышение частоты электрического тока, питающего генератор озона, позволяет пропорционально увеличить мощность разряда в ГО, а следовательно, и его производительность при неизменных остальных параметрах [3]. Отсюда следует, что при увеличении емкости конденсатора C имеет место снижение рабочей частоты озонатора, что должно привести к пропорциональному снижению плотности энергии разряда в ГО, а значит, и к снижению производительности озонатора. Теоретически это должно соответствовать кривой 2 на графике, изображенном на рисунке 3. Практические же измерения показывают значительное увеличение производительности по озону, как показано на кривой 1.

3

2

1

Рис.3. Относительные зависимости параметров

Объяснение этому можно найти при анализе осциллограмм, снятых в точках 1 и 2, изображенных на рисунке 1. Синусоидальная составляющая осциллограмм соответствует токам смещения, протекающим через емкости C и Cго. При достижении на ГО критического напряжения в ГО происходит стримерный разряд, сопровождающийся токами проводимости. Этому соответствуют пики на осциллограмме в точке 1 и первый пик на осциллограмме в точке 2. Далее происходит разряд емкости C через ГО озонатора и этому соответствует серия стримеров на осциллограмме в точке 2. Очевидно, что чем больше емкость, тем интенсивнее серия стримеров. Этим и можно объяснить увеличение производительности озонатора при увеличении емкости C даже в условиях некоторого снижения рабочей частоты.

Таким образом, производительность озонатора НЧ-диапазона, использующего в качестве системы повышения напряжения до рабочего последовательный резонансный контур, зависит от величины емкости, примененной в контуре. С увеличением емкости в контуре возрастает и производительность озонатора.

Литература:

1. Озонатор [Текст]: Авторское свидетельство СССР 1724566: МПК С 01 В 13/11/ Игнатьев Г.Ф., Поздняков Г.В.; заявитель Центральное конструкторское бюро «Геофизика».

2. Высокочастотный озонатор [Текст]: Авторское свидетельство СССР 1807601: МПК С 01 813/11/ Безруких Е.Г., Долгополов Б.Б., Тришанков В.Ю.; заявитель Центральное конструкторское бюро «Геофизика».

3. Самойлович, В.Г. Влияние частоты на электрические характеристики озонаторов [Текст]:/ В.Г. Самойлович, Ю.В. Филиппов, К.В. // Журнал физической химии – 1961 г. №1 – С. 201-205.