Исследование режимов систем энергопитания и генераторов плазмы переменного тока в диапазоне мощностей от 5 до 500 кВт

• Автор: Попов, Сергей Дмитриевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

1. Обзор электродуговых плазменных систем
1.1. Общая характеристика состояния применения электродуговых плазменных систем
1.2.0бзор электродуговых плазменных систем
1.2.1. Однофазные плазмотроны переменного тока
1.2.2. Однодуговые плазмотроны постоянного тока
1.2.3. Обзор многодуговых плазмотронов
1.2.3.1. Многокамерные плазмотроны переменного тока
1.2.3.2. Однокамерные плазмотроны переменного тока
1.2.3.3. Многодуговые плазмотроны постоянного тока
1.3 .Источники питания электродуговых плазменных систем
1.3.1. Источники питания для плазмотронов постоянного тока
1.3.2. Источники питания электродуговых плазмотронов
переменного тока
1.4. Выводы
2. Описание электродуговых систем как электрической нагрузки
2.1. Описание электродуговых плазмотронов переменного тока
2.2.Разработка и исследование систем питания
2.3. Выводы
3. Анализ процессов, происходящих в системе «Источник питания — электродуговой плазмотрон переменного тока»
3.1. Исследование электродуговой системы, включающей в себя в качестве нагрузки однофазный высоковольтный плазмотрон переменного тока с торцевыми электродами
3.1.1 Обсуждение экспериментов. "
3.2. Исследование электродуговой системы, включающей в себя в качестве нагрузки трёхфазный высоковольтный плазмотрон переменного тока с торцевыми электродами
3.2.1.Обсуждение результатов
3.2.2. Анализ полученных результатов с точки зрения плазмотрона как нагрузки для системы питания
3.3. Исследование электродуговой системы, включающей в себя как нагрузку многофазный электродуговой плазмотрон с электродами рельсового типа и дополнительной инжекцией плазмы
3.3.1.Анализ полученных результатов при рассмотрении плазмотрона как нагрузки
3.4. Выводы
4. Анализ электрических процессов в электродуговой плазменной системе. Расчёт элементов системы питания
4.1. Описание электрических процессов, происходящих в системе “Электродуговой плазмотрон переменного тока - источник питания”
4.2.Модели электрической дуги как электрической нагрузки
4.3.Рассчёт элементов системы питания для многофазных электродуговых плазмотронов переменного тока
4.4. Выводы
5. Применение
5.1 .Внешние характеристики электродуговых плазмотронов переменного
тока
5.2,Область применения
5.3. Выводы
Заключение
Литература
Приложение I
Приложение 2
Приложение 3
Актуальность. Диссертационная работа посвящена решению задачи разработки электродуговых плазмотронов переменного тока с источниками питания (в дальнейшем электродуговая плазменная система), имеющей большое значение для развития плазменных технологий.
К настоящему времени накоплен большой опыт по созданию как электродуговых плазмотронов постоянного и переменного тока, так и плазменных технологий на основе электродуговых плазмотронов. Как показывает практика, в теоретических расчётах нельзя учесть все процессы, происходящие в электродуговой системе, состоящей из плазмотрона и его источника электропитания, а это электрические, химические, газодинамические, тепловые, приэлектродные процессы и процессы, протекающие в столбе дуги. Поэтому для получения оптимальных параметров, создаваемых под конкретную плазменную технологическую установку электродуговых систем, необходимо проводить большое количество экспериментов.
Объектом исследования в рамках данной работы являлась электродуговая плазменная система, состоящая из электродугового плазмотрона переменного тока и его источника электропитания.
Предметом проведённых исследований стало изучение изменения электрических параметров электродуговой плазменной системы при изменении внешних условий, таких как расход плазмообразующего газа и геометрические размеры электроразрядной камеры.
Данная работа проводилась в рамках создания и изучения электродуговых плазмотронов и систем электропитания для серии опытных плазмохимических установок.
Цель работы — изучение электрических процессов в электродуговых плазмотронах переменного тока и их источниках питания для разработки и совершенствования электродуговых плазменных систем переменного тока.

• Глава 3.
Анализ процессов, происходящих в системе «Источник питания — электродуговой плазмотрон переменного тока».
На экспериментальных стендах были проведены работы с тремя типами плазмотронов переменного тока.
Однофазные высоковольтные плазмотроны переменного тока с торцевыми электродами - модели ИПЭВ12о и ИПЭЕИЗо. Многофазные высоковольтные плазмотроны переменного тока с торцевыми электродами — модели ИПЭВ9т и ИПЭВМт. Многофазный электродуговой плазмотрон с электродами рельсового типа и дополнительной инжекцией плазмы - модель ИПЭ13т.
На высоковольтных плазмотронах с торцевыми электродами производились эксперименты по изучению влияния расхода газа и геометрических размеров электродуговой камеры плазмотрона на режимы горения дуги. На электродуговом плазмотроне с электродами рельсового типа проводились изучения колебаний напряжения на дуге в зависимости от расхода рабочего газа. Все характеристики снимались с источников питания, вторичная обмотка которых гальванически развязана от корпуса плазмотрона.
3.1. Исследование электродуговой системы, включающей в себя в качестве нагрузки однофазный высоковольтный плазмотрон переменного тока с торцевыми электродами.
Исследования проводились с двумя моделями высоковольтных однофазных электродуговых плазмотронов переменного тока с торцевыми электродами, ИПЭВ12о и ИПЭВ13о. Эти модели отличаются длиной каналов, в которых горит дуга. Длина канала, в котором горит дуга, составляет для ИПЭВ12о- 130мм, для ИПЭВ13о -230мм.
• Характеристики экспериментального источника питания (схема источника питания представлена на рис.2.14.):