|
Энергетические характеристики плазмотронов и источники питания.
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. Для однокамерного плазмотрона постоянного тока с вихревой стабилизацией дуги воздухом в цилиндрическом полом аноде уравнение ВАХ имеет вид
При работе на водороде оно имеет вид:
где I – ток дуги; G – расход плазмообразующего газа; d – внутренний диаметр выходного электрода; p – давление в разрядной камере. Для определения КПД плазмотронов этих же схем получены следующие зависимости: – для работы на воздухе
– для работы на водороде:
где l – характерная длина электрода. Мощность плазмотронов определяется соотношением тока дуги и напряжением, которое, в свою очередь, определяется длиной дуги l и напряженностью электрического поля Е:
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 где 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. 2.4). Сглаживающий дроссель в цепи дуги в значительной степени сужает частотный спектр возмущений, влияющих на электрическую систему в целом. Для этой системы характерными являются следующие параметры: – постоянная времени автоматического стабилизатора тока τРЕГ≤3·10-3; – постоянная времени цепи дуга-нагрузка τнагр = 25·10–3 с; – запас напряжения источника α = Uд ном/U0 = 1,1; – статическое отклонение тока от номинального не более 3 %; – длительность отклонения не более 15 мс. Зажигание дуги в плазмотронах производится путем пробоя межэлектродного промежутка осциллятором.[3] Рис. 3.4. Схема источника с автоматической стабилизацией тока
Глава 4. Анализ установок для плазменной переработки углеродосодержащих техногенных отходов. ![]() Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|