Исследование и разработка электродных узлов для плазмотронов переменного тока мощностью от 10 до 500 квт с длительным ресурсом непрерывной работы в окислительных средах

• Автор: Кузнецов, Владимир Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Область применения плазменной техники. Роль изучения электродных и приэлектродных процессов для улучшения конструкции и оптимизации параметров работы плазмотронов
Глава 1. Описание различных типов электродов и конструкций электродных блоков плазмотронов

1.1. Классификационные признаки конструкций плазмотронов

1.2. Плазмотроны с радиальным перемещением пятна дуги по поверхности электродов

1.2.1. Плазмотрон с вихревой стабилизацией дуги

1.2.2. Плазмотроны коаксиальной схемы

1.2.3. Плазмотроны постоянного тока с межэлектродными вставками (МЭВ)

1.2.4. Плазмотрон с жидкими металлическими контактами

1.2.5. Трехфазные элекгродуговые плазмотроны типа «Звезда»

1.2.5. Плазменные генераторы со стержневыми электродами

1.3. Описание различных типов электродов и конструкций электродных блоков плазмотронов переменного тока с линейным перемещением пятен дуги
1.3.1. Плазмотрон переменного тока с трубчатыми электродами
Выводы
Глава 2. Процессы, происходящие на электродах, природа электрической эрозии. Экспериментальные установки. Измерения
2.1. Природа электрической эрозии и основные физические явления на электродах
2.1.1. Основные процессы в плазме и на электродах
2.1.2. Эмиссия
2.2. Тепловые потоки в электроды
2.3. Приэлектродные явления
2.3.1. Падение напряжения
2.4. Роль кислорода в снижении ресурса электродов
2.5. Влияние полярности электродов на износ
2.6. Экспериментальные установки. Измерения
2.6.1. Системы обеспечивающие работоспособность
экспериментальной установки и требования к ним
2.6.2. Алгоритм функционирования систем
2.7. Принципиальная схема проведения измерений и выполнения экспериментов
2.7.1. Исследование химического состава фаз и оптические металлографические исследования
2.7.2. Определение механических и электрических характеристик материала электрода
2.8. Экспериментальная установка для исследования стержневых электродов с радиальным перемещением пятна привязки электрической дуги
2.9. Экспериментальная установка для исследования трубчатых электродов с линейным перемещением точки привязки электрической дуги
2.10. Экспериментальная установка для исследования
стержневых электродов при частоте питающего напряжения до 5 кГц
2.10.1. Источник питания плазмотрона
Выводы
Глава 3. Исследование материалов электродов и их конструкций для плазменных генераторов переменного тока (рабочий газ воздух) в диапазоне токов до 50 А
3.1. Однофазные плазмотроны со стержневыми электродами. Однослойные электроды

3.2. Трехфазные плазмотроны со стержневыми электродами.
Многослойные электроды
ф 3.3. Однофазные плазмотроны высокой частоты со стержневыми
электродами. Двухслойный электрод
3.3.1. Скоростная киносъемка
3.4. Исследование тонкой структуры и распределения химических элементов по сечению электродов после их ресурсных испытаний.
Анализ и обобщение полученных результатов
Выводы
Глава 4. Исследование материалов электродов и их конструкций для плазменных генераторов переменного тока (рабочий газ воздух) в
Ф диапазоне токов до 1000 А
4.1. Оптимизация конструкции электродов
ЦЩ 4.1.1. Трубчатые электроды
4.1.2. Массивные составные электроды
4.1.3. Монолитные электроды:
4.2. Электроды трехфазного плазмотрона переменного тока модернизированной конструкции
4.3. Анализ структуры материала трубчатых электродов после взаимодействия с электрической дугой мощностью до 500 кВт в атмосфере окислительного рабочего газа
Ф Выводы:
Заключение
Литература

- основной контур;
- камера плазмотрона (нагрузка источника питания).
Основу составляет колебательный контур, 'образованный
коммутирующим конденсатором С7, трансформатором ТУ, нагрузкой 11д (эквивалентное активное сопротивление дуги) и двумя быстродействующими тиристорами Т> 2, УБ4.
Контур подзарядки представляет собой два накопительных
подпитывающих конденсатора большой емкости С5 и С6, напряжение на которых неизменно и равно половине выпрямленного сетевого напряжения. Если напряжение сети 380 V то на конденсаторах С5, Сб напряжение равно по 270 V ВС на холостом ходу источника и ~250 V БС под нагрузкой. Подзаряд коммутирующего конденсатора С7 осуществляется от упомянутых конденсаторов С5, С6 через дроссели 13, 1/4 с помощью быстродействующих тиристоров У81, УБЗ
Узел сетевого питания представляет собой трехфазный мостовой выпрямитель УВІ, подключаемый к сети через автоматический
выключатель Э1. Конденсаторы С1-С4 осуществляют ограничение коммутационных перенапряжений. Дроссели Ы и Ь2 значительной индуктивности ограничивают ток заряда конденсаторов С5, С6, а таюке аварийный ток, возникающий в результате возможного сбоя в работе инвертора.
Работа происходит следующим образом. Когда конденсатор С7 заряжен включается тиристор УБ2, и этот конденсатор разряжается на первичную обмотку трансформатора ТУ, возбуждая вторичное высокое напряжение, которое пробивает дуговой промежуток и обеспечивает дуговой разряд. Направления токов (первичного и вторичного) показаны на рис.26 круговыми спиралями. Поскольку трансформатор является индуктивным накопителем, то конденсатор С7 перезаряжается и к концу разряда оказывается с полярностью, показанной в скобках на рис.26 Уровень напряжения на конденсаторе после перезарядки оказывается ниже