Энергетические характеристики плазмотронов и источники питания - Электротехнологические плазменные установки
К энергетическим характеристикам плазмотрона относятся зависимости параметров дуги от условий работы - рода плазмообразующего газа, давления, геометрических размеров электродов, напряженности управляющего магнитного поля, материала электродов, их температуры и эмиссионной способности, скорости разрушения. Одновременный учет всех этих факторов в настоящее время не представляется возможным, поэтому для расчета ВАХ разряда и определения некоторых размеров электродов пользуются эмпирическими формулами, получаемыми в результате критериального обобщения многочисленных экспериментальных данных.
В настоящее время уравнения ВАХ и КПД составлены для плазмотронов определенных схем и справедливы в строгих границах геометрического подобия, диапазонах изменений токов и расходов газа, для однокомпонентных или стандартных плазмообразующих сред, а также внутрикамерных давлений, напряженностей магнитных полей.
Мощность плазмотронов определяется соотношением тока дуги и напряжением: Р = IU = IЕl, которое, в свою очередь, определяется длиной дуги l и напряженностью электрического поля Е. Мощность, выделяющаяся в электродах, как было показано, зависит от тока дуги и материала электрода. Так как электроды плазмотронов должны иметь длительный срок работы, а скорость их разрушения прямо пропорциональна току дуги, то при определении параметров разряда следует ориентироваться на минимальные токи и максимальные напряжения, обеспечивающие заданную температуру плазмы и необходимую мощность дуги при заданных габаритных размерах электродов.
Как было показано, напряженность электрического поля Е дуги зависит от рода газа, давления и скорости обдува. Для плазмотронов в этой зависимости появляется дополнительный фактор - температура окружающего газа. В плазмотронах с продольным обдувом напряженность поля дуги имеет максимальное значение вблизи зоны подачи газа и постепенно уменьшается в направлении истечения плазмы. Значение Е для дуги, обдуваемой осевым потоком аргона при токах 100-300 А и расходе его 0,25- 1,23 г/с, составляет 4,5-14 В, уменьшаясь при росте тока и снижении расхода газа. Отсюда следует, что для получения необходимой мощности выходной электрод должен иметь необходимые длину и диаметр канала для размещения в нем электрической дуги длиной l. Как правило, длину электрода выбирают несколько большей, чем длина дуги, для предотвраще - ния выхода ее на торец электрода в неуправляемую зону. При конструировании плазменных технологических аппаратов следует учитывать, что напряженность электрического поля дуги растет с увеличением рабочего давления. Выбор схемы источников питания плазмотронов основан на анализе устойчивости дуги, находящейся в интенсивном потоке газа при наличии внешних магнитных полей. Из теории "малого возмущения" условие устойчивости дуги имеет вид
DUИст/dI < dUД/dI,
Здесь (UИст- статическое напряжение источника питания; UД- статическое напряжение дуги.
Для устойчивой работы плазмотрона с падающей ВАХ необходимо иметь крутопадающую внешнюю характеристику источника питания. Это требование усиливается необходимостью строгого поддержания заданной мощности в технологическом процессе, что также требует жесткой стабилизации тока. Поэтому для питания плазмотронов используют следующие типы источников питания с крутопадающей внешней характеристикой: 1) источники на базе управляемого выпрямителя с автоматической стабилизацией тока; 2) установки с дросселями насыщения и магнитоуправляемыми трансформаторами; 3) параметрические источники тока, работающие на принципе резонанса напряжения в трехфазных электрических цепях.
Источник первого типа изготовляют индивидуально к каждой плазменной технологической установке, содержащей мощные высоковольтные плазмотроны; они включаются в общую схему автоматического управления технологическим процессом.
Источники второго и третьего типов стандартные и применяются для питания низковольтных плазмотронов, используемых в технологических процессах плазменного напыления, наплавки, резки, сварки, переплава металла и другие. Нелинейный характер ВАХ дуги приводит к возникновению высокочастотных колебаний, которые могут проникать в питающую сеть и отрицательно влиять на работу других потребителей. Поэтому для создания источников питания первого типа применяется схема со сглаживающим дросселем в цепи дуги (рис. 8.12). Сглаживающий дроссель в цепи дуги в значительной степени сужает частотный спектр возмущений, влияющих на электрическую систему в целом.
Зажигание дуги в плазмотронах производится путем пробоя межэлектродного промежутка осциллятором.
В плазмотронах с секционированным выходным электродом во время запуска анодную цепь питания подключают к первой, ближней к катоду секции, а затем по мере развития дуги последовательно переключают вниз по потоку плазмы и устанавливают на последнем аноде.
Рис. 5. Принципиальная схема ВЧИ-установки, работающей на частоте 1,76 МГц: 1 - анодный трансформатор; 2 - анодный выпрямитель
Высокочастотные плазменные установки питаются от ламповых преобразователей частоты. Принципиальная схема одного из них показана на рис. 5. Установка ВЧИ-63/1,76-ИГ-Л01 мощностью 103 кВт с частотой тока 1,76-2,5 МГц включает в себя анодный трансформатор с напряжением 0,38/1,4 кВ, анодный выпрямитель на тиратронах с напряжением 10,5 кВ и рассчитана на анодный ток 8 А и колебательную мощность 63 кВт. Колебательный контур, являющийся основной нагрузкой лампового генератора, образован эквивалентной индуктивностью плазмотрона L8И емкостью С7. Генераторная лампа является основным элементом источника питания, определяющим его КПД на уровне 0,6-0,7 и срок службы порядка 2000 ч.
Похожие статьи
-
Аргон имеет низкое значение энтальпии, что делает его малопригодным для использования в качестве однокомпонентной плазмообразующей среды. Высокая...
-
Введение - Электротехнологические плазменные установки
Установки, в которых происходит превращение электрической энергии в другие виды с одновременным осуществлением технологических процессов, называют...
-
У - для сварки углеродистых сталей Д - с толстым покрытием Е - международное обозначение плавящегося покрытого электрода 51 - предел прочности на...
-
Входные цепи импульсного источника питания - Импульсные источники питания
Импульсные источники питания завоевывают все большее жизненное пространство. Надежность их растет, и те недостатки, которые характерны для импульсных...
-
Плазменная технология - молодая отрасль промышленности, интенсивное ее развитие началось в 50-х годах нашего столетия и бурно продолжается в разных...
-
Диод Шоттки (назван в честь немецкого физика Baльтера Шоттки) - полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Диоды Шоттки...
-
ИМПУЛЬСНЫЕ ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ - Импульсные источники питания
В отличие от традиционных линейных ИП, предполагающих гашение излишнего нестабилизированного напряжения на проходном линейном элементе, импульсные ИП...
-
Основная цель курсовой работы Основной целью курсовой работы является анализ работы судовой энергетической установки при заданных условиях эксплуатации,...
-
Ионизация газов. Понятие плазмы - Электротехнологические плазменные установки
В обычных условиях различные газы и их смеси (воздух, аргон, водород, гелий, углекислый газ и др.) не проводят электрический ток. Проводимость возникает...
-
Плата источника питания должна на выходе выдавать стабилизированное напряжение +27±0,5 В, при изменении входного напряжения на ±30 % Uс. Ток нагрузки...
-
Стандарт BTX, который по прогнозам, в ближайшие два года станет основным форм-фактором при производстве персональных компьютеров, требует и новых систем...
-
Механические и другие параметры блоков питания TFX12V - Импульсные источники питания
Габаритные размеры блока питания должны составлять 175х80х75 мм. Конфигурация корпуса и расположение крепежных элементов позволяют размещать его внутри...
-
Расчет номинальной винтовой характеристики Среднее эффективное давление на номинальном режиме, pЕН: Эффективная мощность на номинальном режиме, NEН: NEН...
-
Принцип действия, Классификация - Источники тока (аккумуляторные батареи)
Основу химических источников тока составляют два электрода (катод, содержащий окислитель и анод, содержащий восстановитель), контактирующих с...
-
Запрессовка детали специальными прессами - Характеристика рабочих процессов газотурбинной установки
Осуществление прессовых посадок основано на запрессовке сопрягаемых поверхностей деталей при одинаковой температуре для обеих деталей, либо при...
-
Методы обслуживания потребителей Методы обслуживания потребителей - способ реализации потребителям продукции общественного питания. Различают два метода...
-
В кафе "Калинка" используется специализированное оборудование для облегчения работы и ускорения процесса обработки продукта. Подбор оборудования...
-
Источники питания для сварки, Сварочные трансформаторы - Развитие сварочного производства
Источники питания могут быть подразделены на две группы: источники питания переменным током (сварочные трансформаторы) и источники питания постоянным...
-
Абсолютное значение ограничения по индикаторной мощности при длительной работе на заданном режиме: Рис. 3. Скоростная ограничительная характеристика...
-
Задача светотехнического расчета определить потребляемую мощность источников света для обеспечения нормированной освещенности. В результате прямого...
-
Осветительные установки широко используются в сельскохозяйственном производстве. Они должны быть тщательно спроектированы и выполнены в строгом...
-
Чтение схем газотурбинных установок - Характеристика рабочих процессов газотурбинной установки
Газотурбинный компрессор вентиляция запрессовка Газотурбинные установки могут действовать по открытому или замкнутому циклу. В первом случае рабочей...
-
Организация энергетического хозяйства - Машиностроительное производство
Вопросы по теме: Энергопотребление завода. Схемы энергоснабжения промышленных предприятий. 1. Энергопотребление завода Энергетическая Характеристика...
-
Назначение и описание Установка предназначена для переплава расходуемого электрода в неохлаждаемом тигле под слоем шлака с последующей разливкой жидкого...
-
Производственные помещения вычислительного центра характеризуются следующими факторами вредного воздействия на работающего: - Повышенным тепловыделением...
-
Расчет общих технических характеристик Процентное содержание углерода в топливе, СТ: CТ = 87,00 % - принимается из опыта эксплуатации. Процентное...
-
Плазменная сварка - Сварочное производство. Сварка плавлением
Плазменная струя, применяемая для сварки, представляет собой направленный поток частиц или полностью ионизированного газа, имеющего температуру...
-
Человек употребляет крупяные продукты с самого раннего возраста - с четырех - пяти месяцев, так как блюда из крупы - одни из первых продуктов прикорма...
-
Экономическая характеристика предприятия массового питания На сегодняшний день проблема общественного питания в центральных районах города достаточно...
-
Мясо хорошо сочетается с различными пищевыми продуктами, поэтому из него можно приготовить большое количество разнообразных блюд. При изготовлении блюд...
-
Способы изменения направления тока - Разработка стенда управления шаговым двигателем
При работе шагового двигателя требуется изменение направления маг-нитного поля независимо для каждой фазы. Изменение направления магнит-ного поля может...
-
Ресторан высшего класса предлагаю открыть в г. Екатеринбург, на улице Декабристов, д. 45, жилого комплексна на 1 этаже жилого дома; Программа 2гис...
-
Холодильная камера холодильника для хранения охлажденной мясной продукциив одноэтажном варианте располагается перед перерабатывающим корпусом....
-
Проверка запорной арматуры - Характеристика рабочих процессов газотурбинной установки
Краны - это арматура, предназначенная для быстрого включения или отключения трубопровода, аппарата или прибора, а также для регулирования расхода газа...
-
Вентиляция в производственном помещении - Характеристика рабочих процессов газотурбинной установки
Вентиляционные системы устанавливаются для поддержания нормативных метеорологических параметров в помещениях разной функциональности. Классифицировать...
-
Общая характеристика предприятия - Предприятие общественного питания кафе "Калинка"
Практика проходила в кафе "Калинка. Время работы: с 9.00 - 23.00. Кафе "Калинка" занимается не только приемом и обслуживанием клиентов кафе, но также...
-
Организационно-экономическая характеристика предприятия общественного питания Тип предприятия - школьная столовая (общего типа, по месту учебы). Столовая...
-
Заключение, Список использованных источников - Дуговая печь косвенного действия
Дуговые печи типа ДМК экономичны, имеют относительно небольшой угар элементов (кроме цинка) и позволяют получать расплав хорошего качества. К недостаткам...
-
Техническое обслуживание установок производится в соответствии с "Правилами технической эксплуатации электроустановок", технологическими инструкциями,...
-
Результирующая вольт-амперная характеристика туннельного диода определяется комбинацией туннельных и тепловых свойств и имеет довольно необычный вид. В...
Энергетические характеристики плазмотронов и источники питания - Электротехнологические плазменные установки