高压静电场在生产技术上有不少用处,如:静电吸尘、静电植绒、静电杀菌、静电过滤、静电摄影等等。运用静电场工艺有很多好处,就拿“静电植绒”工艺来说吧,它具有工艺过程较简单、植绒质量好、效率高等优点。它的简单工作原理见图1。把植绒用的绒毛放在带正电的金属网上,纺织品放在带负电的金属板上,金属网和金属板间接有直流高压,在它们间就形成了一强电场。绒毛在金属网上带上了正电,受带负电的金属板吸引,加速落到纺织品上,由于纺织品上要植绒的地方涂有胶粘剂,落在有胶粘剂的地方的绒毛就被粘住了;在没有涂胶粘剂的地方绒毛因与纺织品接触而带负电,在电场作用下又飞回金属网。如此往复多次,就可以得到十分精致的植绒纺织品。由此看出,静电场植绒工艺主要是利用了异性电荷相吸、同性电荷相斥的简单道理。

静电场工艺的心脏是高压静电发生器。下面介绍一下我们制作的结构简单、工作较稳定的晶体管高压静电发生器。

该静电发生器的电路如图2所示。是一单管直流变换器,采用变压器耦合的自激振荡电路。用单管发生器电路虽然在效率上比不上推挽发生器电路,但它能输出较高的电压,升压变压器B\(_{2}\)的绕制较为简单,另外成本也比较低。图中,振荡发生器由BG2\(_{2}\)、C4、R\(_{2}\)等组成,它的基本工作原理可参阅本刊1973年第1期中《受贫下中农欢迎的黑光诱虫灯》一文,这里不再复述。下面谈谈电路中的一些辅助电路的工作原理及制作上的一些考虑。DW2、C\(_{5}\)、R3组成一保护电路,用来防止当BG\(_{2}\)工作时由导通进入截止的瞬间,B2集电极绕组产生的高峰反电势将BG\(_{2}\)击穿。因为采用稳定电压为120伏的稳压管作为保护管,所以BG2的c、e两端的反电压被限制在120伏以内。可靠地保护了BG\(_{2}\)。实践证明,在这种单管电路中,B2次级绕组要升高到万伏级的高电压,而输出波形又要较近似于矩形波,以提高电压提升效率,就一定要加装可靠的保护电路,否则,BG\(_{2}\)极易损坏。电阻R3起限制DW\(_{2}\)的反向未击穿时的漏电流的作用,以使DW2在正常功耗下工作。C\(_{5}\)的作用是使瞬间脉冲反电压能迅速加到DW2上。如DW\(_{2}\)的特性很好,即未到击穿电压时的漏电流很小,则C5、R\(_{3}\)可以不用,直接可将DW2并接在BG\(_{2}\)的c、e两端。
该发生器在一般情况下可以得到万余伏的电压,经3倍压电路后可得到约25千伏~35千伏的直流电压(负载电流50~100微安)。如需更高的电压,可多加几级倍压电路,这时整流管宜用高压硅堆,不然用电子管1Z11则灯丝消耗要增加,同时灯丝绕组也增加,既加重了振荡电路的负担,又使B\(_{2}\)绕制困难。
振荡发生器的直流输入电压为24伏左右,由26伏交流电压经D\(_{1}\)~D4桥式整流后再经过BG\(_{1}\)等组成的射极跟随式稳压电路稳压后得到。
电路中,BG\(_{2}\)应选用BVceo≥120伏、 P\(_{cm}\)≥30瓦、饱和压降较小的低频大功率硅管,其β值应大于20。如只有小β值的管子,可以用二个管子复合使用,不过这样将使晶体管的开关时间延长,影响振荡波形,发生器的效率将有所下降。我们曾用β=6,β=7的两管复合使用,也能很好工作,如3DD6、3DD15、3DD10等中、低β值的管子,一般在耐压足够的情况下都可使用。
B\(_{2}\)铁心采用14寸或16寸电视机用的行输出铁心。16寸磁心φ=16毫米、14寸磁心截面为14×14毫米。铁心间应填入0.05毫米~0.2毫米(试验决定)的绝缘纸。
C\(_{6}\)、C7、C\(_{8}\)采用耐压20千伏的电容器,如一时没有高压电容,可用一般耐压1千伏~2千伏的塑料电容串接起来应用。我们曾试过用12个1500微微法2千伏的塑料电容串并联至500微微法12千伏,用上后工作稳定。因塑料电容虽然标称值是2千伏,但实际击穿电压经试验均在10千伏左右,所以串接到12千伏的耐压已经够了。R4为高压高阻电阻,没有这种电阻可用5兆欧~10兆欧电阻多个串联使用。
升压变压器B\(_{2}\)的基极绕组与集电极绕组绕在铁心一边,而升压绕组绕在另一边。线圈骨架用聚苯乙烯或尼龙材料制成。升压线圈用丝包线分六段绕制,基极和集电极绕组用漆包线平绕。线圈骨架的壁厚应大于2毫米,三组灯丝绕组用耐高电压导线在磁心上环绕一圈即可。
发生器安装时,凡两接点间有高电位的均应远离。B\(_{2}\)及倍压电路可考虑浸入变压器油中,以加强绝缘性能,不过一般如工作环境要求不太高,元件排列接线经过适当安排设计,不浸入油中也可以。焊接点力求光滑可靠,BG1、BG\(_{2}\)应加散热板散热。
安装完毕后,检查焊接无误,即可进行调试。通上电源,首先测量稳压电路的输出电压应在24伏左右,然后在A处串一500毫安直流电流表,调节R\(_{2}\),使电流逐渐增大,这时应听到发生器发生轻微的振荡叫声,说明电路在振荡,否则需检查基极与发射极绕组的极性是否接错,BG2是否良好。振荡发生后就可反复调节电路中R\(_{2}\)、C4、C\(_{5}\)、变压器反馈线圈比及变压器磁心间隙,使输出电压最高(此时输出电路应加负载或接入一假负载),电流值最小。这样,电路即达最高效率。实际调试时可以先将集电极绕组确定为45匝,磁心中填入0.1毫米的绝缘纸,然后调节R2,使回路电流在150毫安~200毫安左右,再调C\(_{4}\),使输出最大,电流最小。随后反过来调节磁心间隙及C5,同样使效率最高。最后根据要求输出的静电高压功率,确定集电极绕组的匝数及R\(_{2}\)的大小。一般用Pcm≥30瓦的晶体管时,回路电流调在600毫安以内为好。这时输出的静电高压功率可达7瓦~8瓦。如要更大功率,可用更大功率的晶体管,回路电流也可调大。
调试中应注意,除R\(_{2}\)可在通电时调节外,其余均应断电调节。R2开始调节时也应尽量取大些,待通电后再逐步减小。C\(_{4}\)与电路效率的关系很大,它直接影响反馈深度,所以一般应多调几次。(上海第九织布厂工人 王德沅)