Высоковольтный источник питания электростатических разделителей минерального сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таразский государственный университет им.М.Х.Дулати

Высоковольтный источник питания электростатических разделителей минерального сырья

УДК 621.311.6

Докт.техн.наук А.О. Сулейменов

А.Б. Кабанбаев

Тараз

Аннотации

В этой статье говорится об устройстве питания электростатических разделителей, перечислены достойнства устройства ВИПЭС-2.

МИНЕРАЛДЫ? ШИКІЗАТТАРДЫ? ЭЛЕКТРЛІ СТАТИКАЛЫ? Б?ЛГІШТЕРІНІ? ЖО?АРЫ КЕРНЕУЛІ ?ОРЕК К?ЗДЕРІ.

Техн.?ыл. докт. А.О.Сулейменов

А.Б.Кабанбаев

Б?л статьяда электрлі статикалы? б?лгіштерді? ?оректендіргіштеріні? ??рылысы жайлы айтыл?ан ж?не ВИПЭС - 2 ??рыл?ысыны? арты?шылы?тары ?арастырыл?ан.

The HIGH-VOLTAGE POWER SUPPLY of ELECTROSTATIC DIVIDERS of MINERAL RAW MATERIALs

Dokt.tech.sci A.O. Suleymenov

A. Kabanbaev

In this clause it is spoken about the device of a feed of electrostatic dividers, are listed merit devices VIPES-2.

Электростатические устройства, предназначенные для разделения минерального сырья в электростатическом поле высокого напряжения, отличаются от альтернативных механических способов малой энергоемкостью и возможностью управления траекторией отдельных частиц микро-нанодисперсных материалов сложного минерального состава.

Электростатическая сепарация коллективных концентратов в поле пульсирующего высокого напряжения в ряде случаев обладает высокой эффективностью по сравнению с постоянным режимом. Из экономических соображений и для удобства проведения промышленных испытаний в сравниваемых режимах целесообразно устройство пульсирующего напряжения разработать на основе источников ВС-20-10, установленных на пятиблочных промышленных сепараторах типа СЭС-1000М. С этой целью разработана электрическая схема и изготовлен экспериментальный образец устройства, названного «Вспомогательный источник питания электростатических сепараторов-2», сокращено ВИПЭС-2. При разработке электрической схемы к источнику были предъявлены следующие требования:

1) Вспомогательное устройство, работая совместно с основным источником высоковольтного питания, должно обеспечить электрическую сепарацию в устойчивом пульсирующем коронном разряде.

2) Для возможности сравнения режимов высоковольтного питания вспомогательное устройство должно иметь пункты разъединения, позволяющие перевести работу сепаратора в постоянный режим высоковольтного питания.

3) Вспомогательное устройство должно изготовляться, в основном, из серийно выпускаемых приборов, узлов и деталей.

4) Вспомогательное устройство должно обеспечивать изменение параметров высокого напряжения в широких пределах, в том числе высоковольтные пульсации в диапазоне милли-микросекундной длительности.

5) Подключение высоковольтного устройства не должно требовать значительной перестановки деталей и узлов от исходного положения, которое необходимо при постоянном режиме питания.

6) Вспомогательное устройство должно иметь малые габаритные размеры и не занимать большие производственные площади.

7) Устройство пульсирующего напряжения должно быть безопасным и простым при обслуживании.

Устройство пульсирующего напряжения состоит из источника постоянного тока и формирователя импульсного напряжения. Получение пульсирующего напряжения осуществляется при комбинированном питании коронирующей системы сепаратора от источника постоянного напряжения ВС-10-20 и устройств импульсного напряжения «ВИПЭС-2». Вспомогательное устройство высоковольтного питания электрических сепараторов «ВИПЭС-2» представляет из себя генератор биполярных прямоугольных импульсов и усилитель мощности с выходным высоковольтным трансформатором, работающий в диапазоне частот от одной до десяти килогерц при милли-микросекундной длительности пульсации.

Импульсный повышающий трансформатор выполнен на основе строчных выходных трансформаторов с вольтодобавочной катушкой. При различном взаимном расположении первичных обмоток трансформатора, относительно вторичных, получены различные формы импульсного высокого напряжения.

Запуск усилителя мощности производится управляющими импульсами положительной и отрицательной полярности, подаваемых с вторичной обмотки трансформатора генератора биполярных прямоугольных импульсов.

Промышленные испытания устройства «ВИПЭС-2» проведены на серийно выпускаемых промышленнных электростатических сепараторах типа СЭС-1000М.

Подача на высоковольтные электроды пульсирующего напряжения необходимой формы осуществляется одновременным подключением к ним источника постоянного напряжения ВС-20-10 и вспомогательного устройства «ВИПЭС-2». С целью определения приемлемого способа подключения устройства к основному источнику сепаратора испытания на сепараторе СЭС-1000М проведены по двум вариантам.

По первому варианту, высоковольтный трансформатор устройства «ВИПЭС-2» подключен последовательно с основным источником питания по отношению к верхним блокам 3 и 4 сепаратора (рис.1.). Последовательное подключение может производиться размещением высоковольтного трансформатора «ВИПЭС-2» в блоках сепаратора (рис.1) или за его пределами. Предпочтение следует отдать размещению высоковольтного трансформатора в блоках сепаратора. При этом общая протяженность высоковольтных кабелей для питания блоков сепаратора значительно короче, чем в случае размещения высоковольтного трансформатора «ВИПЭС-2» за пределами сепаратора. Сокращение протяженности высоковольтных кабелей, с другой стороны, уменьшает вероятность нарушения изоляции высоковольтной части сепаратора.

Рисунок 1

Исполнение импульсного трансформатора в сухом виде (без погружения в специальный бачок с трансформаторным маслом) и малые габаритные размеры позволяли расположить его в блоке сепаратора. Пользуясь этой возможностью, импульсный трансформатор «ВИПЭС-2» подключен в трехблочной секции последовательно в головном блоке (блок 3) и в верхнем двухблочной секции (блок 4).

При совместной работе ВС-20-10 и «ВИПЭС-2» получена соответствующая требованиям форма пульсирующего высокого напряжения. Однако, амплитуда пульсирующего напряжения в блоках сепаратора оказалась неравномерной. Например, последовательное включение трансформатора «ВИПЭС-2» в трехблочную секцию приводит к неравномерному распределению амплитуды пульсирующего напряжения в блоках в зависимости от места подключения импульсного трансформатора. Если трансформатор подключен в главном блоке (блок 3) сепаратора, то амплитуда пульсирующего напряжения в остальных блоках (блок1 и 2) убывает в направлении к основному источнику, т.е. в направлении к источнику ВС-20-10.

Например, в головном блоке, в котором подключен импульсный трансформатор, установлена амплитуда пульсации равная 1,0х10⁴ В. Тогда в нижних блоках (блоки 2 и 1) амплитуда пульсации соответственно равна 6,2х10³ В и 2,3х10³ В. На конденсаторе источника ВС-20-10 пульсация отсутствует. Это обстоятельство не позволяло поддерживать во всех блоках секции одинаковый режим по высоковольтному питанию. В нижних блоках, где амплитуда пульсирующего напряжения значительно меньше, чем в блоке, в котором подключен импульсный высоковольтный трансформатор, появлялись искровые пробои. Это особенно заметно в нижнем блоке (блок 1), где свечение коронного разряда становились не ярким и неравномерным по длине коронирующего игольчатого электрода. В главном блоке, где подключен импульсный трансформатор, наблюдается яркий и равномерный по всей длине коронирующего электрода коронный разряд. Возможность возникновения искровых пробоев в коронирующем промежутке рассматриваемого блока, даже при самых высоких значениях напряженности поля, очень низка. Видимо, вторичная обмотка импульсного повышающего трансформатора «ВИПЭС-2» оказывает значительный искрогасящий эффект.

Во втором варианте подключения высоковольтного трансформатора устройства «ВИПЭС-2» к источнику ВС-20-10, для совместной работы принята параллельная схема. В отличие от последовательной схемы, подключение высоковольтного трансформатора к электродам сепаратора производится через разделительный конденсатор С₃. Свободный конец вторичной обмотки трансформатора «ВИПЭС-2» заземляется.

Нагрузка вспомогательного устройства имеет емкостной характер, значение которой зависит от количества подключенных к нему блоков.

Для уменьшения требуемой выходной мощности «ВИПЭС-2» целесообразно уменьшить емкость высоковольтных электродов и кабелей относительно земли. Для этого трансформатор вспомогательного источника выполнен выносным в отдельном корпусе, заполненном трансформаторным маслом, что позволило приблизить высоковольтный трансформатор к местам подключения, избегая необходимости использования дополнительных высоковольтных кабельных линий большой протяженности.

Высоковольтные биполярные импульсы, подаваемые от устройства «ВИПЭС-2» на высоковольтные электроды, накладываются на постоянное напряжения источника ВС-20-10 и образуют высокое пульсирующее напряжение. Причем амплитуда пульсирующего напряжения во всех блоках секции одинаковая. В отличие от последовательной схемы коронный разряд во всех блоках секции становится ярким и равномерным по всей длине коронирующего игольчатого электрода. Искровые пробои в коронирующих промежутках отсутствуют.

Перевод сепаратора с пульсирующего режима на постоянный режим высоковольтного питания может быть осуществлен размыканием высоковольтной цепи трансформатора «ВИПЭС-2».

При соответствующих условиях можно применить схему высоковольтного питания обеих секций коронно-электростатического барабанного сепаратора от одного устройства «ВИПЭС-2» (рис.2.).

В силу вышеуказанных достоинств параллельной схемы подключения источников перед последовательной, в дальнейших исследованиях предпочтение отдавалась параллельной схеме. Принципиальная электрическая схема устройства высокого пульсирующего напряжения при параллельном подключении ВС-20-10 и «ВИПЭС-2» к коронирующему промежутку приведены на рис.3.

Как известно, основной источник сепаратора ВС-20-10 состоит из высоковольтного преобразователя напряжения ВПН, вырабатывающего высокое переменное напряжение, выпрямителя В и RC цепи, служащей для сглаживания пульсации после выпрямления. Высокое постоянное напряжение одной полярностью, обычно положительной, подается на высоковольтные электроды сепаратора.

Рисунок 2

Рисунок 3

Вспомогательный источник питания электрических сепараторов состоит из регулятора низкого напряжения РНН служащего для получения низкого переменного напряжения, полупроводникового выпрямителя ПВ и усилителя, состоящего из транзисторов V1, V2, V3 и V4, зарядного конденсатора С2 и импульсного трансформатора Тр. Биполярные высоковольтные импульсы, вырабатываемые вспомогательным устройством, через разделительный конденсатор С3 подаются на постоянное напряжение основного источника питания сепаратора образуется высокое пульсирующее напряжение. электростатический сепаратор трансформатор

Существенное влияние на емкость коронирующей системы сепаратора оказывают отклоняющие электроды. По конструкции коронно-электростатического барабанного сепаратора СЭС-1000М раздельное питание коронирующих и отклоняющих электродов не предусмотрено.

В целом, предложенный высоковольтный источник на практике показал возможность повышения эффективности процесса в электростатических устройствах разделения по различным видам минерального сырья.

Размещено на Allbest.ru