摘 要：臭氧是最佳的消毒劑之一，臭氧發(fā)生器在環(huán)境保護(hù)中有重要的應(yīng)用。本文簡(jiǎn)要討論了產(chǎn)生臭氧的原理和基于臺(tái)達(dá)變頻器構(gòu)成中頻電源的臭氧發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等相關(guān)技術(shù)問題。應(yīng)用效果表明，利用臺(tái)達(dá)變頻器實(shí)現(xiàn)的中頻電源系統(tǒng)，可以保證臭氧發(fā)生器系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
關(guān)鍵詞：變頻器 臭氧發(fā)生器 中頻電源
Abstract: The ozone is one of the best disinfector, the ozonizer has very important application in environment protection. This paper briefly discussed the related technique problems such as principle of producing ozone, syste structure of ozonizer constutited by mid-frequency power supply based on Delta inverter and so on. The application effect shows that it could be ensured to the reliability and stability of ozonizer constutited by dint of Delta inverter actualizing mid-frequency power supply.
Key words: Inverter Ozonizer Mid-frequency power supply
[中圖分類號(hào)] TP273 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B 文章編號(hào)

1 引 言
臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，在給水工程中可用于消毒、除臭味、除色、除膠體；在工業(yè)廢水處理工程中可用于除酚、除表面活性劑，此外還用于紙漿漂白等。如臭氧在飲用水、礦泉水、純水、游泳池循環(huán)水及養(yǎng)殖水處理和工業(yè)、醫(yī)院污水處理等方面已有廣泛的應(yīng)用。由于臭氧在對(duì)微生物起作用之后，會(huì)裂變?yōu)橥耆珶o(wú)害的氧原子，不會(huì)產(chǎn)生任何二次污染，因此臭氧已越來(lái)越多地用來(lái)代替氯及其化合物的消毒。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，臭氧將會(huì)成為公認(rèn)的最佳消毒劑之一。本文就產(chǎn)生臭氧的中頻臭氧發(fā)生器的相關(guān)技術(shù)問題作簡(jiǎn)要討論。
2 臭氧的生成原理
臭氧的工業(yè)生產(chǎn)方法，通常應(yīng)用高壓無(wú)聲放電原理：讓凈化干燥的空氣或者氧氣流過高壓電極間隙，在通過該高壓放電間隙時(shí)，部分氧分子中的化合鍵斷開而生成氧原子，在一定條件下氧原子與氧分子結(jié)合就生成臭氧。這種臭氧產(chǎn)生臭氧的方法稱為電暈放電法，其工作原理也就是當(dāng)放電器件兩電極間所加的高頻正弦交流電壓大于臨界起暈電壓時(shí)，在放電電極的表面上產(chǎn)生電暈放電。
3 中頻臭氧發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
中頻臭氧發(fā)生器的由4個(gè)部分組成：（1）電源部分，由變頻器及變壓器組成，將工頻市電轉(zhuǎn)換為高頻高壓電源，一般為2000V至8000V，頻率為400至1000Hz，用以提供中頻高壓電源；（2）氣源部分，臭氧發(fā)生器可以利用2種氣源，一種為空氣由無(wú)油空壓機(jī)、干燥器等提供。另一種為純氧或者富氧空氣，由氧氣瓶或者制氧機(jī)提供。空氣或者氧氣進(jìn)入發(fā)生器之后需要適度的干燥和減壓，經(jīng)計(jì)量后連續(xù)地送入臭氧發(fā)生放電室；（3）臭氧發(fā)生放電室，采用垂直管式單元?dú)馐遥呻姌O管、介電管或者水管等組成。放電室兩端連接不銹鋼管用于氣流通路，放電室的二個(gè)放電片背面貼鋁質(zhì)散熱片進(jìn)行風(fēng)冷卻或水冷卻。氧氣或空氣進(jìn)入放電室后被分為二路，沿著放電片的表面隙縫的高頻高壓電場(chǎng)流過，部分氧分子中的化合鍵斷開而生成氧原子，氧原子與氧分子結(jié)合生成臭氧分子，臭氧氣和空氣的混合氣體沿管路泵出；（4）冷卻裝置，用軸流風(fēng)扇對(duì)放電室進(jìn)行風(fēng)冷卻，當(dāng)然也可以采用直流冷卻水，經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入氣室水套。
在使用過程中用戶可以通過臭氧發(fā)生器機(jī)體上的控制面板對(duì)氣量進(jìn)行調(diào)節(jié)，以便調(diào)節(jié)臭氧的產(chǎn)量，也可通過其電磁式電流表和電壓表來(lái)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。中頻臭氧發(fā)生器的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
4 相關(guān)技術(shù)說明
1）變頻器的高頻輸出響應(yīng)
臺(tái)達(dá)變頻器B系列是新一代高功能無(wú)感測(cè)向量控制型變頻器, 功能齊全、調(diào)速精度高、穩(wěn)定性好，可應(yīng)用范圍廣；V系列高性能無(wú)感測(cè)磁束矢量型變頻器是結(jié)合現(xiàn)代電力電子與微電腦控制技術(shù)所設(shè)計(jì)的一款高科技產(chǎn)品，具有響應(yīng)速度快、精度高、輸出力矩大(最大200%轉(zhuǎn)矩電流)以及定位控制等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)機(jī)械、工廠過程控制自動(dòng)化、建筑、石化、冶金、鋼鐵、能源、電力、樓宇、環(huán)保等國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)。臺(tái)達(dá)B、V系列均具有高頻輸出的功能，通過其高頻輸出直接給變壓器供電，簡(jiǎn)化了臭氧電源電路的設(shè)計(jì)，其完善的保護(hù)措施保證了該中頻電源系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，完善的控制算法，可保證高頻輸出電流的穩(wěn)定。圖2是在變頻器的輸出端無(wú)電抗器，變壓器工作在額定頻率之上的電流響應(yīng)波形，由圖可以看出，臺(tái)達(dá)變頻器在負(fù)載沖擊比較大的情況下，仍然能夠保證電流的平滑性。
圖2 變頻器的輸出響應(yīng)

2）變頻技術(shù)在臭氧發(fā)生器中的應(yīng)用
　 電源系統(tǒng)是臭氧產(chǎn)生過程中的關(guān)鍵部件，它不僅影響臭氧發(fā)生系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，而且也決定了臭氧的合成效率。目前臭氧發(fā)生器中的電源系統(tǒng)可以根據(jù)頻率劃分為：工頻電源、中頻電源、高頻電源。頻率在400-1000Hz的電源稱為中頻電源，1000Hz以上的電源稱為高頻電源。電極工作特性要求與其匹配的供電電源必須具備穩(wěn)定的輸出頻率和適當(dāng)?shù)碾妷悍逯?，只要這樣才能保證電極高效、可靠地工作。為使臭氧產(chǎn)量穩(wěn)定，供電電源的輸出功率應(yīng)該保持足夠恒定。通常臭氧發(fā)生器中的電源采用電壓調(diào)節(jié)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低。但存在工作頻率不穩(wěn)定、輸出電壓隨輸入交流電壓波動(dòng)而變化。采用變頻器加變壓器的方式不但可產(chǎn)生需要的恒功率高壓電源而且操作方便、性能可靠，選用臺(tái)達(dá)VFD-B或者VFD-V系列BH版本的變頻器高速功能，就可滿足臭氧發(fā)生器電源的要求。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，變壓器輸入端電壓為單相105V, 頻率在800Hz的.參數(shù)如表1 所示。

圖2 變頻器的輸出響應(yīng)

2）變頻技術(shù)在臭氧發(fā)生器中的應(yīng)用
　 電源系統(tǒng)是臭氧產(chǎn)生過程中的關(guān)鍵部件，它不僅影響臭氧發(fā)生系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性，而且也決定了臭氧的合成效率。目前臭氧發(fā)生器中的電源系統(tǒng)可以根據(jù)頻率劃分為：工頻電源、中頻電源、高頻電源。頻率在400-1000Hz的電源稱為中頻電源，1000Hz以上的電源稱為高頻電源。電極工作特性要求與其匹配的供電電源必須具備穩(wěn)定的輸出頻率和適當(dāng)?shù)碾妷悍逯?，只要這樣才能保證電極高效、可靠地工作。為使臭氧產(chǎn)量穩(wěn)定，供電電源的輸出功率應(yīng)該保持足夠恒定。通常臭氧發(fā)生器中的電源采用電壓調(diào)節(jié)器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低。但存在工作頻率不穩(wěn)定、輸出電壓隨輸入交流電壓波動(dòng)而變化。采用變頻器加變壓器的方式不但可產(chǎn)生需要的恒功率高壓電源而且操作方便、性能可靠，選用臺(tái)達(dá)VFD-B或者VFD-V系列BH版本的變頻器高速功能，就可滿足臭氧發(fā)生器電源的要求。在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，變壓器輸入端電壓為單相105V, 頻率在800Hz的。
變頻器的操作面板可以外接到機(jī)器的外面，以方便用戶的控制，但是設(shè)定的參數(shù)必須是不可修改的，以免引起用戶的錯(cuò)誤無(wú)操作，導(dǎo)致變壓器的輸出電壓過高，輸出發(fā)生畸變，影響臭氧的產(chǎn)能。
5 結(jié)束語(yǔ)
隨著人們對(duì)環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)，臭氧發(fā)生器的應(yīng)用將越來(lái)越普遍。臺(tái)達(dá)B、V系列變頻器是實(shí)現(xiàn)中頻臭氧發(fā)生器電源系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，它能適應(yīng)高壓變壓器的負(fù)載波動(dòng)工況作穩(wěn)定的輸出。采用上述方案實(shí)現(xiàn)的電源系統(tǒng)，降低了變壓器的工作電壓，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，并可以保證高效率地產(chǎn)生臭氧。