Электростатические заряды на поверхности движущихся полимерных листовых материалов (например, пленок) создают ряд технологических помех, приводят к браку продукции, неблагоприятно влияют на работающих, ухудшают условия труда и создают дополнительные опасные ситуации.

Снятие статических зарядов с поверхности движущихся полимерных материалов решается по нескольким направлениям, одним из которых является ионизация воздуха, окружающего полимерный материал. Одним из источников ионизации воздуха являются высоковольтные ионизаторы на основе коронного разряда, обладающие высокой ионизационной способностью.

В настоящей статье описывается устройство для снятия статических зарядов, которое предназначено для непрерывной бесконтактной нейтрализации зарядов статического электричества на полотне движущихся полимерных листовых материалов.

Блок-схема устройства для снятия электростатического электричества показана на рис.1.

Высокое напряжение 10...12 кВ частотой 15...20 кГц от преобразователя по высоковольтному кабелю подается на ионизаторы, расположенные с обеих сторон нейтрализуемой пленки на расстоянии 25...30 мм. Нейтрализаторы устанавливаются непосредственно перед намоткой. Игольчатые электроды ионизатора совместно с острой кромкой корпуса создают электрическое поле с высокой плотностью силовых линий. Электрическое поле разгоняет имеющиеся в воздухе электроны до скорости, при которой энергия последних достаточна для расщепления молекул воздуха, особенно кислорода. При этом образуются как положительные, так и отрицательные ионы. Пространственное облако этих ионов рекомбинируется с зарядом нейтрализуемого материала. Если заряд имеет высокий потенциал (порядка 1 кВ и выше), то он может стекать на заземленный корпус ионизатора через ионизированный воздух, являющийся хорошим проводником.

Электрическая схема высоковольтного преобразователя с частотой 15...20 кГц показана на рис.2.

(нажмите для увеличения)

Преобразователь собран по схеме полумостового инвертора на транзисторах VT1 и VT2. Он нагружен на первичную обмотку трансформатора Т2, который гальванически развязывает высокое напряжение от сети переменного тока. Автоколебательный режим работы обеспечивается цепью обратной связи по напряжению, которое снимается с обмотки III трансформатора Т2 и подается на обмотку I вспомогательного трансформатора Т1 и узла запуска, собранного на транзисторе VT3.

После включения выключателя SA1 конденсатор С5 заряжается через резисторы R3, R6. Когда напряжение на нем достигает примерно 50...60 В, транзистор VT3 лавинообразно открывается и конденсатор разряжается. Импульс тока открывает транзистор VT2 и запускает преобразователь. После этого отрицательные полупериоды напряжения с базы транзистора VT2 периодически открывают транзистор VT3, поддерживая конденсатор С5 разряженным.

Узел запуска в работе устройства участия не принимает. Если по какой-либо причине колебания в преобразователе прекратятся, то конденсатор С5 начинает заряжаться и узел запуска формирует импульс, запускающий преобразователь. Резистором R7 можно изменять частоту преобразователя.

Ионизатор воздуха (рис.3, где 1 - высоковольтный кабель, 2 - металлическая обойма, 3 изоляционная втулка, 4 - металлический корпус ионизатора, 5 - латунная трубка, 6 - металлические иголки) состоит из корпуса, представляющего собой алюминиевую или латунную трубку диаметром 30 мм с продольными отверстиями. Кромки отверстий раззенькованы для получения острых краев с целью создания большой плотности зарядов.

Внутри корпуса через изоляторы проходит латунная трубка с впаянными иголками, которые располагаются точно по центру кольцевых отверстий в корпусе. Через внутреннюю трубку проходит высоковольтный кабель, который вместе с трубкой образует конденсатор небольшой емкости (примерно 15 пФ). Небольшая величина емкости ограничивает величину заряда на разрядниках. Иголки ионизатора расположены на расстоянии 1...2 мм от поверхности корпуса ионизатора. Длина ионизатора выбирается в каждом конкретном случае в зависимости от ширины полосы обрабатываемого материала.

Настройка. Необходимо высоковольтным кабелем подключить ионизатор к преобразователю. Затем к концам обмотки I трансформатора Т1 подключить частотомер и осциллограф.

Включают питание и после возникновения генерации оценивают ее частоту и, наблюдая форму и амплитуду колебаний, резистором R7 устанавливают оптимальную частоту.

Детали. Транзисторы VT1 и VT2 типа КТ809А можно заменить КТ812А. Их нужно установить на радиаторы площадью не менее 50 см2. Конденсаторы С1 и С2 типа К73-17; С3 и С4 типа К50-12; С5 типа КМ-6. Трансформатор Т1 намотан на кольце из феррита 2000НН размерами К10Ч6Ч5. Первичная обмотка содержит 50 витков, вторая и третья обмотки - по 8 витков проводом ПЭЛШО-0,25.

Трансформатор Т2 намотан на ферритовом сердечнике НМС2000 от строчного трансформатора ТВС-110Л. Обмотки I и III наматываются проводом ПЭЛШО-0,33 и содержат соответственно 90 и 5 витков. В качестве вторичной высоковольтной обмотки используется высоковольтная катушка строчного трансформатора.

Автор: В.Ф. Яковлев