СИСТЕМА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАЖИГАНИЯ (ИВН)

Полезная модель «Система электрического зажигания (ИВН)» - источник высокого напряжения относится к импульсной технике и может быть использована для розжига топливной смеси в системах пуска печей, котельных установок различного назначения, подогревателей нефти и дистанционного зажигания сбрасываемых на факел горючих газов.
Известна принципиальная схема, состоящая из трансформатора, 2-х тиристоров с использованием выпрямительного моста на диодах Д3-Д6 [1].
Принцип действия схемы заключается в пропускании каждого полупериода питающего напряжения через тиристор Д1 и диод Д6 в первом случае и тиристор Д2 и диод Д4 во втором случае. При этом, направление тока через первичную обмотку трансформатора Тр меняется на противоположное. В этом случае используется полный цикл перемагничивания магнитной системы трансформатора.
Недостатком данной схемы является работа в режиме периодических синусоидальных токов с ограниченными уровнями величин амплитудных значений и крутизны фронтов.
Известно устройство для электрического зажигания горелки [2], содержащее индукционную катушку, выпрямитель и накопительный конденсатор, вторичную обмотку индукционной катушки, соединенную с запальными электродами горелки, тиристор, подключенный к индукционной катушке и накопительному конденсатору. RC-цепь управления подключена к управляющему электроду тиристора через переключающий элемент.
Принцип действия системы заключается в накоплении электрической энергии в конденсаторе, подаче импульса управления от генератора импульсов на управляющий электрод тиристора и последующем разряде конденсатора на первичную обмотку трансформатора.
Недостатком данной системы является работа накопителя электромагнитной энергии в режиме частной петли гистерезиса магнитной системы. Это не обеспечивает полного перемагничивания магнитной системы трансформатора, что снижает выходную энергию разрядного контура и, соответственно, энергию розжига за счет сниженного КПД системы накопления.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является система электрического зажигания [3] - (ИВН), состоящая из трансформатоpa,
вторичной обмотки, с высоковольтным выводом к запальной свече, первичной обмотки, подключенной к генератору, выполненному на симисторе, к управляющему электроду которого подключен генератор импульсов на динисторе, параллельно зажимам питания подключен конденсатор.
Принцип действия системы [3] заключается в накоплении в первый полупериод напряжения питания электрической энергии на накопительных конденсаторах С1 и С2 через диод Д2 и резистор R2, подаче положительного импульса управления второго полупериода напряжения питания через диод Д1 и резистор R2 на управляющий электрод симистора, разряде конденсаторов через симистор на первичную обмотку трансформатора Т1 и образовании разрядного импульса зажигания на вторичной обмотке трансформатора Т1.
Недостатками системы являются низкие надежность розжига системы и КПД. Причинами указанных недостатков являются:
1) Сниженная частота следования разрядных импульсов зажигания 50 Гц, которая определяется срабатыванием тиристора с частотой питающей сети.
2) Потери мощности рассеяния на резисторе R2 накопления электрической энергии, номинальная мощность резистора до 4-5Вт.
3) Однонаправленное протекание тока разряда через первичную обмотку трансформатора Т1, которое определяется однополярным импульсом заряда накопительных конденсаторов. В результате, перемагничивание магнитной системы трансформатора Т1 происходит по частной петле гистерезиса, что приводит к потерям электромагнитной энергии.
Целью данной полезной модели является повышение надежности и КПД системы зажигания (ИВН).
Данная цель достигается тем, что система электрического зажигания содержит трансформатор, вторичную обмотку трансформатора с высоковольтным выводом к запальной свече, первичную обмотку трансформатора, подключенную к генератору, выполненному на тиристоре. К управляющему электроду тиристора подключен генератор импульсов на динисторе. Параллельно зажимам питания подключены 1-ый конденсатор и резистор. Первичная обмотка трансформатора одним концом подключена к одному из зажимов 1-го конденсатора, а вторым - к одному из выводов второго конденсатора. Второй вывод второго конденсатора подключен к одному входу выпрямительного диодного моста, 2-ой вывод 1-ого конденсатора
подключен ко 2-ому входу моста. Вывод «плюс» моста подключен к аноду тиристора, вывод «минус» подключен к катоду тиристора.
На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема системы зажигания ИВН, на фиг.2 - заявляемая система зажигания. На фиг.3 - диаграмма работы заявляемой системы.
Система зажигания (ИВН) Фиг.2 состоит из трансформатора 1 с высоковольтным выводом 2 вторичной обмотки к запальной свече. Первичная обмотка трансформатора 1 подключена к одному из полюсов источника питания.
Кроме того, первичная обмотка трансформатора 1 через конденсатор 4 и выпрямительный диодный мост 5 подключена к генератору, выполненному на тиристоре 6.
К управляющему электроду тиристора подключен генератор импульсов 7 на динисторе 8, интегрирующей цепочке из резистора 10 и конденсатора 11 и балластных резисторов 9 и 12.
Система зажигания работает следующим образом.
При подключении питания происходит заряд конденсатора 3 до значения первой полуволны напряжения питания. Одновременно, в соответствии с постоянной времени, заданной параметрами «резистор 10 - конденсатор 11», конденсатор 11 заряжается до величины срабатывания динистора 8. При срабатывании динистора включается тиристор 6, конденсатор 11 разряжается. Через цепочку: первичная обмотка трансформатора 1, выпрямитель 5, тиристор 6 протекает импульс зарядного тока конденсатора 4 от источника питания и конденсатора 3. Во вторичной обмотке трансформатора 1 возникает импульс тока зажигания, а на свече - поджигающий импульс. Тиристор 6 запирается.
При этом, напряжение заряда конденсатора 4, соответствующее полярности импульса первой полуволны напряжения питания, сохраняется до следующего импульса отпирания тиристора 6.
При изменении полярности полуволны напряжения питания напряжение на конденсаторе 3 изменяется на противоположное (диаграмма 2 на Фиг.3)
А напряжение на анодах тиристора и динистора и на конденсаторе 11 остается положительным за счет выпрямительного моста 5 (диаграмма 1 на Фиг.3).
После заряда конденсатора 11 и срабатывания динистора и тиристора зарядный цикл конденсатора 4 повторяется от исходной величины напряжения до противоположной при суммарной двойной амплитуде.
Перезаряд конденсатора 4 при суммарной двойной амплитуде сопровождается практически удвоенной амплитудой импульса тока по сравнению, как если бы заряд происходил при значении напряжения одной полуволны напряжения питания.
Кроме того, перезаряд конденсатора 4 через первичную обмотку трансформатора 1 происходит дважды за один период напряжения питания. При каждом перезаряде направление тока через обмотку меняется на противоположное (диаграмма 3 на Фиг.3), а перемагничивание электромагнитной системы происходит по полной петле гистерезиса через 1-ю - 3-ю четверти кривой намагничивания.
При выключении источника питания происходит разряд конденсатора через резистор 13.
Практические результаты испытаний описанной системы электрического зажигания следующие:
- представленные выше технические результаты заявляемой полезной модели подтверждены реальными осциллограммами (Фиг.3), снятыми на опытном образце системы электрического зажигания,
2
- высокая поджигающая способность за счет удвоенной величины импульса тока, увеличенной в квадратичной зависимости запасенной энергии LI/2 и, соответственно, увеличенной выходной энергии системы;
- надежный розжиг топлив от газообразных (попутный нефтяной газ) до жидких, в том числе дизельных и мазутных, а также твердых распыленных, за счет увеличенной энергии запальной искры подтвержден испытаниями в составе запальников. Система превосходит известные аналоги по диапазонам и надежности розжига;
- система может использоваться для непосредственного розжига основных горелок без применения дежурной горелки, в том числе попутного газа при полном магистральном давлении за счет высокой надежности розжига, что подтверждается испытаниями на объекте;
- система обеспечивает требуемую продолжительность непрерывного включенного состояния для розжига тяжелых топлив или «дежурного» сопровождения процессов горения из-за незначительных величин мощностей рассеяния;
- как видно из схемы, система имеет простую, малогабаритную, и, соответственно, надежную конструкцию;
- система может быть включена в состав любой из известных систем автоматики розжига как отечественного, так и импортного производства, за счет управления включением-выключением по цепи питания.
Заявленные технические достоинства подтверждены результатами натурных испытаний, в составе камер сгорания путевых подогревателей нефти и факельных систем:
-Акт от 26.09.2005 г. испытаний системы электрического зажигания СЭЗ-1М на горелке дежурной, утвержден Техническим директором ОАО «Нефтемаш».
-Акт от 28.02.2006 г. по результатам опытно-промышленной эксплуатации системы электрического зажигания СЭЗ-1М в системе розжига путевых подогревателей нефти ППТ-0.2Г, утвержден Главным инженером ЗЛО «Геология»
Источники информации:
1. «Источник вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры Э.М Ромаш, Москва «Радио и связь» 1981 г. Рис.3-13 стр.52.
2. Устройство для электрического зажигания горелки а.с. №777361 от 09.01.79 г.
3. Система электрического зажигания ИВН-Источник высокого напряжения ТУ А 103.500000000 Паспорт А 103 500000000 ПС.