Исследование и разработка плазмотронов переменного тока для работы на инертных и окислительных газах

• Автор: Сафронов, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 314 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание

Перечень условных обозначений и сокращений

Введение

Актуальность темы

Цели работы и задачи исследований

Научная новизна

Практическая ценность

Личный вклад автора

Апробация работы

Публикации
Структура и содержание работы
Глава 1. Обзор и классификация конструкций мощных плазмотронов
постоянного и переменного тока
1.1. Область применения
1.2. Классификационные признаки конструкций плазмотронов
1.3. Плазмотроны постоянного тока
1.3.1. Плазмотроны со стабилизацией дугового разряда стенкой электроразрядной камеры
1.3.2. Плазмотроны с вихревой стабилизацией дугового разряда
1.3.3. Плазмотроны с газомагнитной стабилизацией дуги
1.3.4. Плазмотроны с газомагнитной стабилизацией большой мощности и
кратковременным режимом работы
1.3.6. Плазмотроны нелинейной схемы и с комбинированной стабилизацией дуги
1.3.7. Плазменные системы на основе свободно горящих дуг
1.4. Источники питания плазмотронов постоянного тока
1.5. Плазмотроны переменного тока
1.5.1. Однофазные плазмотроны переменного тока
1.5.2. Многокамерные трехфазные плазмотроны
1.5.3. Однокамерные трехфазные плазмотроны
1.5.4. Многофазные однокамерные плазмотроны переменного тока
1.6. Источники питания электродуговых плазмотронов переменного тока
1.7. Выводы
Глава II. Конструкции плазмотронов переменного тока
2. 1. Разработка и создание мощных трехфазных однокамерных плазмотронов со стержневыми электродами, предназначенных для работы на инертных газах, азоте и водороде
2.1.1. Инициирование дуги в электроразрядной камере плазмотронов серии ЭДП
2.2. Конструкции однокамерных плазмотронов со стержневыми электродами, предназначенными для работы на окислительных газах
2.2.1. Однофазные плазмотроны
2.2.2. Многофазные плазмотроны
2.3. Конструкции многофазных однокамерных плазмотронов с рельсовыми электродами для работы на окислительных газах
2.3.1. Плазмотрон ИПЭ-13т
2.3.2. Особенности конструкции плазмотрона ИПЭ-1 Зт
2.3.3. Система охлаждения плазмотрона ИПЭ-13т
2.3.4. Система подачи рабочего газа плазмотронов с рельсовыми электродами
2.4. Выводы:
Глава III. Система питания
3.1. Схемы замещения
3.2. Расчет элементов системы питания
3.3. Разработанные образцы систем электропитания плазменных генераторов.

3.3.1. Система питания 4-х мощных плазмотронов со стержневыми электродами
3.3.2. Система питания на базе синхронного генератора
3.3.3. Источник питания для трёхфазных высоковольтных плазмотронов переменного тока с торцевыми электродами
3.3.4. Источник питания с системой управления на основе промышленного микроконтроллера для плазмотрона с рельсовыми электродами
3.3.5. Полупроводниковый регулятор мощности плазмотрона переменного тока
3.4. Выводы
Глава IV. Исследование физических процессов в сильноточных дугах
4.1. Введение
4.2. Режим горения свободно горящих сильноточных дуг
4.3. Режим горения дуг в плазмотроне
4.3.1. Экспериментальный стенд для исследования плазмотронов
4.3.2. Состав и назначение элементов стенда
4.3.3. Измерительные устройства
4.3.4. Режим горения дуг переменного тока в плазмотронах со стержневыми электродами
4.3.5. Влияние формы кривой напряжения на режим работы плазмотрона
4.4. Внешние характеристики
4.4.1. Конструкции со стержневыми электродами
4.4.2. Рельсовые электроды
4.5. Выводы
Глава V. Исследования конструкций и материалов электродов плазмотронов переменного тока
5.1. Стержневые электроды мощных генераторов плазмы переменного тока

I электроды Щ нагретый газ
Рис. 6. Плазмотрон постоянного тока фирмы Уеэ1:^1юи8е [87]. 2 3
Рис. 7. Плазмотрон постоянного тока МЯС-3 фирмы «Вестингауз»
1- Подача воды, 2- Уплотняющее кольцо, 3- Токоподвод, 4- Электрод, 5-Катушка магнитного поля.
Диапазон мощностей 90-г250 кВт. Общая длина плазмотрона - 157 см (без кабелей). Состоит из двух трубчатых электродов. Электрическая дуга ограничивается внутренними диаметрами этих электродов. Между электродами кольцевые прокладки. Вокруг наружного диаметра каждого электрода располагаются катушки магнитного поля. Взаимодействие с полем и тангенциальная подача плазмообразующего газа в промежутке вызывает вращение дуги. Для охлаждения применяется деионизированная вода (сопротивление не менее 105 Ом/см). Рабочий газ до подачи в плазмотрон должен быть полностью очищен и подсушен. Источник питания плазмотрона конвертирует 480В трехфазного переменного тока в 1000 В постоянного тока, с