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

(3.2)

При работе на водороде оно имеет вид:

(3.3)

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

(3.4)

– для работы на водороде:

(3.5)

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:

(3.6)

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 U_ИСТ – статическое напряжение источника питания; U_Д – 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

τ_РЕГ≤3·10^-3;

– постоянная времени цепи дуга-нагрузка τ_нагр = 25·10^–3 с;

– запас напряжения источника α = U_{д 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: