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La présente invention concerne les appareils de précipitation électrostatique, notamment un dispositif pour l'extinction des étincelles entre les électrodes chargées et les surfaces collectrices adjacentes.
Pour l'obtention d'un maximum d'efficacité, il est indiqué de faire fonctionner les appareils de précipitation électrostatique à des ten- sions très proches du point auquel les étincelles risquent de se produire.
Ces étincelles sont fréquemment dues à l'accumulation de particules sur les électrodes et sur les surfaces collectrices. Lorsquelles se présentent. l'arc qui en résulte peut disparaître de lui-même sans effets nuisibles. on peut se maintenir pendant une période non désirée pour endommager l'appareil de précipitation ou l'installation d'alimentation par surcharge de celle-ci.
Le but de la présente invention est de créer un circuit de commande en combinaison avec le circuit de puissance agencé de façon qu'au moment de la formation d'étincelles l'augmentation de l'intensité et la dimi- nution de la tension du circuit de puissance interviennent pour provoquer automatiquement une réduction de la tension appliquée aux électrodes pour éteindre les arcs résultant des étincelles.
L'invention sera mieux comprise par la description détaillée ci-après d'un mode de mise en oeuvre en regard du dessin annéxé, sur lequel:
La fig. 1 est une représentation schématique des circuits de puissance pour la charge des électrodes de l'appareil de précipitation et des circuits de commande pour l'extinction des étincelles lorsqu'elles se présentent, l'appareil de précipitation étant indiqué schématiquement.
Les figs. 2, 3 et 4 sont des diagrammes indiquant les rapports entre l'intensité et la tension pendant la formation d'étincelles (1) courtes, (2) entretenues et (3) prolongées.
Sur la fig. 1 du dessin,, 10 désigne une source de courant alternatif triphasé à laquelle sont connectés les enroulements primaires du transformateur de puissance 12. Les enroulements secondaires 13 du transformateur sont connectés à un redresseur 14 convertissant le courant alternatif en courant continu et appliquant par le conducteur 15 une haute tension de charge aux électrodes de l'appareil de précipitation électro-statique schématiquement indiqué en 19. Les enroulements primaires 11 du transformateur de puissance 12 sont connectés en série avec trois enroulements d'absorption 16, 17. 1$ ,dont les enroulements d'excitation 20. 21, 22 sont alimentés par une source distincte à travers un redresseur 24.
Les enroulements primaires 11 du transformateur de puissance 12 sont également connectés en série avec trois autres enroulements d'absorption 25, 26. 27 dont les enroulements d'excitation 30, 31, 32 sont séparément alimentés par une autre source 29A à travers un redresseur 34.
Les conducteurs 35, 36 des circuits de puissance séparés aboutissant respectivement aux redresseurs 24 et 34 contiennent des contacts normalement fermés 40A et des contacts normalement ouverts 40B. Un solénoïde ou relais 40 est agencé de façon que lorsqu'il est excité, les contacts 40A s'ouvrent tandis que les contacts 40B se fermenta ce qui coupe le courant des enroulements de commande 20. 21, 22 des enroulements d'absorption en série 16. 17, 18 et fait passer ce courant dans les enroulements de commande 30, 31, 32 des enroulements d'absorption en parallèle 25, 26, 27 ce qui augmente la réactance des enroulements 16. 17. 18 et réduit la réactance des enroulements 25, 26. 270 Le résultat est une réduction de la tension de charge appliquée aux électrodes de l'appareil de précipitation par le redresseur 14.
Le relais 40 est excité lorsque les contacts 46A sont fermés et si le tube électronique 42 est simultanément rendu conducteur. Les circuits de commande comportent un conducteur 43 faisant partie de la branche de courant de l'appareil de précipitation et dans lequel est intercalée une résistance variable ou un potentiomètre 44 aux bornes duquel est connecté un enroulement
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de relais 46 pour la fermeture des contacts 46A lorsque l'intensité passant par le conducteur 43 vers la masse est égale à une certaine proportion,
par exemple à au moins 10% de l'intensité de fonctionnement de l'appareil de précipitationo
Le circuit du relais 46 comprend les contacts normalement fermés 40A' qui sont connectés en un point intermédiaire du potentiomètre 44 et qui restent normalement fermés tant que le relais de commande 40 ne re- çoit pas de courant. Le relais 46 comporte également des contacts de maintien 46B connectés à un point plus proche de l'extrémité du potentiomètre 44 et qui sont normalement ouverts, mais qui se ferment dès que le relais 46 reçoit du courant. pour réduire le niveau d'intensité à travers le potentiomètre 44 auquel le relais 46 reste fermé.
L'anode du tube électronique 42 est connectée au relais 40 portant les contacts 40A et 40B. Pendant le fonctionnement normale une tension négative appliquée à la grille du tube électronique 42 empêche son amorçage, et cette polarisation est appliquée par la connexion de la grille à un point intermédiaire d'une résistance 50 reliée par des résistances additionnelles au conducteur de charge à haute tension 15, tandis que son extrémité opposée est connectée à la masse. Le courant d'alimentation du tube électronique 42 et celui-ci,. qui est nécessaire à l'excitation du relais 40, sont fournis par une source de courant alternatif distincte 52.
Lorsqu'une étincelle se forme, la surcharge résultante des circuits de puissance fait qu'une intensité plus grande passe par le conducteur 43 et le potentiomètre 44 reliant le redresseur à la masse. Cette augmentation de l'intensité fait entrer en action le relais 46 qui ferme ses contacts 46A. Quoique cette augmentation de l'intensité puisse se présenter à d'autres moments,, elle correspond seulement pendant la formation d'étincelles à la réduction de la tension appliquée pour la polarisation à la grille du tube électronique 42. et par laquelle celui-ci est amorcé.
En conséquence, celui-ci n'est amorcé que lorsqu'une augmentation de l'intensité à travers le potentiomètre 44 coïncide avec une réduction prédéterminée de la tension de polarisation appliquée à la grille du tube 42. Par l'invention simultanée du tube 42 et du relais 46. le circuit est donc omplété et le relais 40 est excité. Celui-ci ouvre par les contacts 40A le circuit du redresseur 24 correspondant aux enroulements d'excitation des enroulements d'absorption 16, 17,18. En même temps, le circuit du redresseur 24 correspondant aux enroulements d'excitation des enroulements d'absorption en parallèle 25. 26. 27 est fermé en 40B.
Il en résulte l'introduction d'une réactance additionnelle dans le circuit primaire du transformateur 12 et une réduction de la tension de charge appliquée aux électrodes de l'appareil de précipitation par le conducteur 15.
La réduction de la tension appliquée à l'appareil de précipitation peut éteindre l'arc immédiatement. Cette réduction de la tension dans les circuits de puissance est suivie d'une réduction de l'intensité du conducteur 43 du circuit de commande et du potentiomètre 44. de sorte que cette intensité descend au-dessous du niveau nécessaire à la fermeture des contacts 40A. L'ouverture de ceux-ci coupe le courant du relais 40, ce qui inverse les positions des contacts 40A et 40B. de sorte que les enroulements d'absorption en série sont de nouveau excités. Il en résulte une augmentation de la tension appliquée par le redresseur 14 aux électrodes de l'appareil de précipitation.
Celui-ci est donc de nouveau alimenté sous une tension plus élevée, et l'extinction de l'arc entraîne l'apparition d'une tension négative sur la grille du tube électronique 42, ce qui empêche l'amor- çage de celui-ci. Le courant ne passe donc pas dans le relais 40. même si le relais 46 portant les contacts 46A est de nouveau excité, ce qui peut par exemple résulter de fortes conditions de charge.
Le circuit de commande retourne donc de lui-même à un état dépendant de la réponse magnétique des enroulements d'absorption dans le circuit primaire du circuit de puissance,
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Pendant le fonctionnement normal de l'appareil de précipitation. le relais 46 peut être fermé tandis que le relais 40 est maintenu ouvert par le tube 42 qui reste non conducteur tant que la tension aux bornes de 1'ap- pareil de précipitation est supérieure par exemple de 10% à la tension nor- male de fonctionnement de l'appareil.
Dès qu'une étincelle se présente. la tension de l'appareil de précipitation s'abaisse. la polarisation du tube
42 disparaît et le relais 40 fait entrer en action les enroulements d'absorp- tion saturables 16, 17. 18 et 25. 26. 27. ce qui réduit l'intensité de l'é- tincelleo Si l'étincelle disparaît, l'élévation de la tension aux bornes de l'appareil de précipitation entraîne.. par la réapparition de la polarisa- tion du tube 42. l'interruption du fonctionnement du relais 40. de sorte que la tension normale est aussitôt rétablie de la manière indiquée sur la flg.2.
Cest à cause de cette interruption que le tube 42. s'il est rempli de gaz . est alimenté par une source de courant alternatif 52o La durée de la réduc= tion de la tension de l'appareil de précipitation dépend donc de la durée de l'étincelle, et ne s'étend pas nécessairement sur un cycle de désexcitation complète des enroulements d'absorption.
Si l'étincelle se maintient pendant une période plus longue (figo 3). l'excitation réduite des enroulements d'absorption réduit l'inten- sité de l'appareil de précipitation jusqu'au niveau A. et le relais 46 est désexcité. Lorsque les contacts 46A s'ouvrent, le relais 40 est désexcité et l'excitation des enroulements d'absorption en série augmentée Par contre. si l'intensité de l'appareil de précipitation augmente jusqu'au niveau réglable B. le relais 46 est de nouveau excité et excite à son tour le relais
40. à condition que l'étincelle soit encore présente et que le tube 42 ne soit pas polarisé.
Cette oscillation entre le niveau supérieur B et le niveau inférieur A continue jusqu'à ce que l'étincelle s'éteigne d'elle-même ou jusqu'à ce qu'un relais complémentaile compteur d'étincelles trop fréquentes ait enregistré le nombre prédéterminé d'oscillations. Si l'étincelle présente la nature d'un court-circuit, cas qui est représenté sur la fig.4. l'énergie appliquée à l'appareil de précipitation est interrompue après un nombre déterminé d'oscillations, par exemple après neuf oscillations. de la manière indiquée sur la fig. 4, par l'intermédiaire du relais compteur d'oscillations trop fréquentes agissant sur l'interrupteur du circuit primaire.
Le comptage de la fréquence est réglable par le déplacement relatif des contacts de prise A et B (figo 1). Pendant la période de comptage. les relais 46 et 40. ainsi que le tube 42. sont fermés et ouverts ensemble. le temps d'ouverture de ces trois organes étant déterminé par la constante de temps ie réexcitation des enroulements d'absorption. Les niveaux de comptage A et B peuvent être réglés sur environ 10% de la tension de fonction- nement. Ces niveaux peuvent être plus ou moins élevés si le fonctionnement réel à la vitesse de passage du gaz à travers l'appareil de précipitation présente une tendance des étincelles à la disparition automatique aux niveaux d'intensité plus ou moins élevés.
La formation trop fréquente des étincelles pendant une courte période est indésirable. Le relais 4C est muni de contacts complémentaires 40C qui se fermant lorsqu'il est excité, et qui excitent alors à leur tour un relais à encliquetage 55 déplaçant un balai rotatif 56 d'une division à la fois. Un cliquet 57 maintient le balai dans chaque position.
Les premières interventions du relais à encliquetage 55 suivant par exemple trois étincelles successives ont lieu sans exercer une action dans le sens d'une réduction ou d'une interruption de la tension appliquée à l'appareil de pré- cipitation. Cependant, si quatre étincelles se présentent dans une période prédéterminée. le balai 56 excite un relais 60 par le plot 61 et le conducteur 62. et ce relais actionne l'interrupteur 64.
65 pour provoquer une réduction prédéterminée de la tension de charge appliquée aux électrodes de l'appareil de précipitation par la réduction de l'excitation des enroulements d'absorption 16 à 18¯par le circuit de puissance 29o Si la quatrième étin-
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celle est suivie d'une cinquième et d'une sixième,. les relais 70 et 71 sont successivement excités et actionnent les interrupteurs correspondants 73.
74. 75 pour provoquer des réductions complémentaires de la tension appliquée aux électrodes de l'appareil de précipitation. Le nombre des étincelles qui peuvent se présenter est choisi en fonction de la période de fonctionnement de l'appareil de précipitation 19 entre les cycles de nettoyage.
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The present invention relates to electrostatic precipitation apparatus, in particular a device for extinguishing sparks between charged electrodes and adjacent collecting surfaces.
For maximum efficiency, it is advisable to operate electrostatic precipitators at voltages very close to the point at which sparks are likely to occur.
These sparks are frequently due to the accumulation of particles on the electrodes and on the collecting surfaces. When they arise. the resulting arc can disappear on its own without adverse effects. it is possible to stand for an undesired period to damage the precipitation apparatus or the supply installation by overloading it.
The object of the present invention is to create a control circuit in combination with the power circuit arranged so that at the moment of the formation of sparks the increase in the intensity and the decrease in the voltage of the circuit. of power intervene to automatically cause a reduction in the voltage applied to the electrodes to extinguish the arcs resulting from the sparks.
The invention will be better understood from the detailed description below of an embodiment with reference to the appended drawing, in which:
Fig. 1 is a schematic representation of the power circuits for charging the electrodes of the precipitation apparatus and of the control circuits for extinguishing sparks when they occur, the precipitation apparatus being shown schematically.
Figs. 2, 3 and 4 are diagrams showing the relationships between current and voltage during the formation of (1) short, (2) sustained and (3) long sparks.
In fig. 1 of the drawing, 10 denotes a three-phase alternating current source to which are connected the primary windings of the power transformer 12. The secondary windings 13 of the transformer are connected to a rectifier 14 converting the alternating current into direct current and applying through the conductor. 15 a high charging voltage at the electrodes of the electrostatic precipitation apparatus schematically indicated at 19. The primary windings 11 of the power transformer 12 are connected in series with three absorption windings 16, 17. $ 1, of which the excitation windings 20, 21, 22 are supplied by a separate source through a rectifier 24.
The primary windings 11 of the power transformer 12 are also connected in series with three other absorption windings 25, 26. 27 whose excitation windings 30, 31, 32 are separately supplied by another source 29A through a rectifier 34 .
The conductors 35, 36 of the separate power circuits terminating respectively at the rectifiers 24 and 34 contain normally closed contacts 40A and normally open contacts 40B. A solenoid or relay 40 is arranged so that when energized, contacts 40A open while contacts 40B close which cuts off current to control windings 20. 21, 22 of the absorption windings in series. 16. 17, 18 and causes this current to flow through the control windings 30, 31, 32 of the absorption windings in parallel 25, 26, 27 which increases the reactance of the windings 16. 17. 18 and reduces the reactance of the windings 25, 26. 270 The result is a reduction in the charge voltage applied to the electrodes of the precipitation apparatus by the rectifier 14.
Relay 40 is energized when contacts 46A are closed and if electron tube 42 is simultaneously made conductive. The control circuits comprise a conductor 43 forming part of the current branch of the precipitation apparatus and in which is interposed a variable resistor or a potentiometer 44 to the terminals of which a winding is connected.
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relay 46 for closing contacts 46A when the current passing through conductor 43 to ground is equal to a certain proportion,
for example at least 10% of the operating intensity of the precipitation device
The relay circuit 46 includes the normally closed contacts 40A 'which are connected at an intermediate point of the potentiometer 44 and which remain normally closed as long as the control relay 40 is not receiving current. Relay 46 also has holding contacts 46B connected to a point closer to the end of potentiometer 44 and which are normally open, but which close as soon as relay 46 receives current. to reduce the level of intensity through the potentiometer 44 at which the relay 46 remains closed.
The anode of the electron tube 42 is connected to the relay 40 carrying the contacts 40A and 40B. During normal operation a negative voltage applied to the grid of the electron tube 42 prevents its ignition, and this bias is applied by connecting the grid to an intermediate point of a resistor 50 connected by additional resistors to the high load conductor. voltage 15, while its opposite end is connected to ground. The supply current of the electron tube 42 and the latter ,. which is required to energize relay 40, are supplied by a separate alternating current source 52.
When a spark is formed, the resulting overload of the power circuits causes a greater current to pass through the conductor 43 and the potentiometer 44 connecting the rectifier to ground. This increase in current activates relay 46 which closes its contacts 46A. Although this increase in intensity may occur at other times, it corresponds only during the formation of sparks to the reduction in the voltage applied for the bias to the grid of the electron tube 42. and through which the latter is primed.
Accordingly, this is only initiated when an increase in current through potentiometer 44 coincides with a predetermined reduction in the bias voltage applied to the grid of tube 42. By the simultaneous invention of tube 42 and relay 46. the circuit is therefore completed and relay 40 is energized. This opens via the contacts 40A the rectifier circuit 24 corresponding to the excitation windings of the absorption windings 16, 17, 18. At the same time, the rectifier circuit 24 corresponding to the excitation windings of the absorption windings in parallel 25. 26. 27 is closed at 40B.
This results in the introduction of an additional reactance in the primary circuit of transformer 12 and a reduction in the charge voltage applied to the electrodes of the precipitation device by the conductor 15.
Reducing the voltage applied to the precipitation apparatus can extinguish the arc immediately. This reduction in the voltage in the power circuits is followed by a reduction in the intensity of the conductor 43 of the control circuit and of the potentiometer 44, so that this current drops below the level necessary for closing the contacts 40A. . The opening of these cuts the current of the relay 40, which reverses the positions of the contacts 40A and 40B. so that the series absorption windings are energized again. This results in an increase in the voltage applied by the rectifier 14 to the electrodes of the precipitation apparatus.
The latter is therefore again supplied at a higher voltage, and the extinction of the arc causes the appearance of a negative voltage on the grid of the electron tube 42, which prevents the ignition of the latter. this. The current therefore does not flow through the relay 40. even if the relay 46 carrying the contacts 46A is energized again, which may for example result from high load conditions.
The control circuit therefore returns by itself to a state depending on the magnetic response of the absorption windings in the primary circuit of the power circuit,
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During normal operation of the precipitation apparatus. relay 46 can be closed while relay 40 is kept open by tube 42 which remains non-conductive as long as the voltage across the terminals of the precipitation device is, for example, 10% higher than the normal voltage of operation of the device.
As soon as a spark arises. the voltage of the precipitation apparatus is lowered. the polarization of the tube
42 disappears and the relay 40 activates the saturable absorption windings 16, 17. 18 and 25. 26. 27. which reduces the intensity of the spark o If the spark disappears, the Raising the voltage across the precipitation apparatus causes .. by the reappearance of the polarization of the tube 42. the interruption of the operation of the relay 40. so that the normal voltage is immediately reestablished in the manner indicated on the flg. 2.
It is because of this interruption that the tube 42. if it is filled with gas. is supplied by a source of alternating current 52o The duration of the reduction of the tension of the apparatus of precipitation thus depends on the duration of the spark, and does not necessarily extend over a cycle of complete de-energization of the windings absorption.
If the spark is maintained for a longer period (figo 3). reduced excitation of the absorption windings reduces the intensity of the precipitation apparatus to level A. and relay 46 is de-energized. When the contacts 46A open, the relay 40 is de-energized and the excitation of the absorption windings in series is increased. if the intensity of the precipitation device increases to the adjustable level B. relay 46 is energized again and in turn energizes the relay
40. provided that the spark is still present and that the tube 42 is not polarized.
This oscillation between upper level B and lower level A continues until the spark goes out by itself or until an additional relay for counter sparks too frequent has registered the predetermined number. of oscillations. If the spark presents the nature of a short-circuit, a case which is represented in fig. 4. the energy applied to the precipitation apparatus is interrupted after a determined number of oscillations, for example after nine oscillations. as shown in fig. 4, via the too frequent oscillations counter relay acting on the primary circuit switch.
The frequency count can be adjusted by the relative displacement of the tap contacts A and B (figo 1). During the counting period. relays 46 and 40. as well as tube 42. are closed and open together. the opening time of these three components being determined by the time constant ie re-excitation of the absorption windings. The counting levels A and B can be set to approximately 10% of the operating voltage. These levels may be higher or lower if actual operation at the rate of gas passing through the precipitation apparatus shows a tendency for the sparks to disappear automatically at higher or lower intensity levels.
Too frequent sparking for a short time is undesirable. The relay 4C is provided with complementary contacts 40C which close when energized, and which then in turn energize a ratchet relay 55 moving a rotary brush 56 one division at a time. A pawl 57 maintains the brush in each position.
The first interventions of the ratchet relay 55 following, for example, three successive sparks take place without exerting any action in the direction of reducing or interrupting the voltage applied to the precipitation device. However, if four sparks present themselves within a predetermined period. the brush 56 energizes a relay 60 through the pad 61 and the conductor 62. and this relay actuates the switch 64.
65 to cause a predetermined reduction in the charge voltage applied to the electrodes of the precipitation apparatus by reducing the excitation of absorption windings 16 to 18¯ by the power circuit 29o If the fourth spark
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that is followed by a fifth and a sixth ,. the relays 70 and 71 are successively energized and actuate the corresponding switches 73.
74. 75 to cause additional reductions in the voltage applied to the electrodes of the precipitation apparatus. The number of sparks which may occur is chosen according to the period of operation of the precipitation apparatus 19 between the cleaning cycles.