品質／コンデンサブログ
オゾン発生器電源用高電圧抵抗器
高電圧技術の産業プロセスへの応用は、特にオゾン生成の分野において、目覚ましい進歩を遂げてきた。
オゾン発生器電源用高電圧抵抗器
工学的な回答： オゾナイザー用電源は、高電圧・高周波波形を用いて誘電体バリア放電（DBD）セルを駆動します。その高電圧抵抗器は、フィードバックと制御のための電圧分割、アーク保護のための電流制限、そして安全のための放電／ブリーダ経路という3つの重要な役割を担っています。HVC社は、これらの電源に必要な電圧定格、電力処理能力、安定性を備えた、5kV～50kVの厚膜フラット抵抗器と10kV～100kVの管状抵抗器を製造しています。
- 抵抗器を選ぶ際は、部品番号だけでなく、ピーク電圧、平均電力、抵抗値、温度係数に基づいて選定してください。
- チューブ型抵抗器は、DBDセルがアーク放電や火花放電を起こした際に発生する高エネルギーサージを吸収します。
- HVC HVR抵抗器は、オゾン線量制御ループにおける精密な分圧比に対して±1%の許容誤差を提供します。
要約： 水処理、空気浄化、化学処理などで使用されるオゾン発生器は、ライン電圧をDBDセル用の高電圧・高周波出力に変換する電源に依存しています。これらの電源内の抵抗器は、数キロボルトの電圧で分圧器、電流制限器、ブリーダ器として機能します。この記事では、回路の役割、サイズ決定式、エンジニアが遭遇する故障モード、そしてHVCフラット抵抗器とチューブ抵抗器がそれらをどのように解決するかについて、15kVオゾン発生器電源の計算例を含めて解説します。
1. アプリケーションのコンテキスト
工業用オゾン生成技術は目覚ましい進歩を遂げ、その用途は都市用水の消毒やプールの処理から、半導体の湿式洗浄、食品加工における殺菌まで多岐に渡る。オゾン発生器は、誘電体バリア放電セル（誘電体で隔てられた一対の電極にキロボルト級の交流電圧を印加したもの）に酸素含有ガスを通すことで、電気エネルギーをオゾンに変換する。そのため、電源は安定した高周波・高電圧波形（通常、ピーク電圧3～20kV、周波数1～30kHz）を生成し、供給電力を精密に制御する必要がある。
この電力系統には、要所に高電圧抵抗器が配置されています。分圧器ペアは、オゾン出力を制御する閉ループコントローラに、スケーリングされたフィードバック電圧を供給します。直列電流制限抵抗器は、DBDギャップが破壊された際に発生する瞬間的なアークからトランスと整流器を保護します。ブリーダ抵抗器は、装置の電源がオフになったときにフィルタコンデンサを放電します。それぞれの役割によって、抵抗器の電圧、電力、許容誤差に対する要求が異なります。
2.技術要件
分圧抵抗器は、正確な分圧比を維持しながら最大ピーク電圧に対応できなければなりません。電流制限器は、繰り返し発生するサージエネルギーを吸収する必要があります。ブリーダは、規定時間内にバスを放電する必要があります。これら3つの回路はすべて、キャビネットの温度上昇に伴って制御ループの精度が維持されるように、温度ドリフトが低いことが求められます。
3. エンジニアの課題
4. コンポーネントの比較
| 抵抗器タイプ | 電圧範囲 | 出力 | サージ耐性 | オゾン発生器の役割 |
|---|---|---|---|---|
| 金属膜（低kV） | ≦3kV | ≤1W | 最低 | 適切ではありません |
| 厚膜平面 | 5〜50 kV | 0.5〜20 W | グッド | 仕切り、出血 |
| 厚膜管 | 10〜100 kV | 10〜500 W | 素晴らしい | 現在の制限、ダンプ |
5. 選定とHVCソリューション
15 kVオゾン発生器電源の場合、分圧器にはHVRフラット抵抗ペア（R1 = 1 GΩ、R2 = 10 MΩ）を使用して150 Vのフィードバック信号を生成します。電流制限器は定格50 kΩ、30 WのHVR真空管抵抗器です。ブリーダは定格20 kVの200 MΩフラット抵抗器1個です。これら3つの部品はすべて、特性が一致する同一のサプライヤーから供給されています。
| 形式 | HVCシリーズ | 電圧 | 我が国の抵抗力 |
|---|---|---|---|
| フラット型の刃は完全に平行な状態ではありませんが、コニカル型の刃よりも明らかに平らになっており、幅もコニカル刃に比べて広いことが多いです。 | HVR-Fラット | 5〜50 kV | 100 kΩ～1 GΩ |
| チューブ | HVR-T宇部 | 10〜100 kV | 1 MΩ～10 GΩ |
6. エンジニアリング事例研究
浄水場の運転員は、12kV電源の200ppm/℃の分圧器が原因で、夏と冬の間でオゾン出力が18%変動すると報告した。分圧器をHVC HVR低TCRフラットペア（±50ppm/℃、±1%）に交換したところ、季節変動は3%にまで減少した。同じ改修工事で、6つの抵抗器からなる電流制限ストリングを1つのHVR管抵抗器に交換したことで、4ヶ月ごとに現場訪問が必要だったサージによる故障が解消された。1年間の運転で、電源の計画外停止時間は11時間からゼロにまで減少した。
| メトリック | 作業前 | （HVC HVR）後 |
|---|---|---|
| 季節的なオゾンの移動 | 18% | 3% |
| 電流制限部品 | 6抵抗器 | 真空管抵抗器1個 |
| サージフィールド障害 | 3 /年 | 0 /年 |
| 計画外のダウンタイム | 11時間/年 | 0時間/年 |
7. 設計上の考慮事項
分圧器はフィードバック入力の近くに配置して、検出配線を短くし、ノイズの多い電源段から離してください。電流制限抵抗は、その熱や表面放電によって近くの部品が損傷しないように、基板表面から離して取り付け、ピーク電圧の沿面距離に等しい最小のエアギャップを確保してください。制御ループがオゾン設定値を維持していることを確認するため、キャビネットの低温時と高温時の両方で分圧比を検証してください。最後に、フィルターコンデンサを横断する恒久的な経路としてブリーダを追加し、出荷前に放電時間を関連する安全規格に照らしてテストしてください。
図1 オゾン発生器電源で使用される分圧回路と厚膜抵抗器の構成。
8。 リファレンス
- IEC 60215：無線送信機器の安全要求事項－関連するサージおよび絶縁条項。
- IEC 61010-1: 測定、制御、実験に使用する電気機器の安全要件。
- MS Naidu および V. Kamiraju、高電圧工学、第 5 版、マグロウヒル教育、2013 年。
- 陈景光、姚学玲主编、《高電圧試験技術》、中国電力出版社（媒体抵抗放電電気と高電圧素子の試験）。
- HVCコンデンサ （HV-Caps）、HVRフラット型およびチューブ型高電圧抵抗器のデータシート。
- Caddock社製高電圧抵抗器アプリケーションノート：分圧器の安定性とサージ処理。