Источники питания для интенсивных плазменных технологий и повышение их экологической безопасности

• Автор: Мясников, Игорь Семенович
• Шифр специальности: 11.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 30 с.; 20х15 см

Развитие плазменных технологий во многом обеспечило потребности промышленности в силу значительно большей концентрации тепловой энергии в зоне обработки, и соответственно, росту производительности рабочих процессов скорость резки, дубина сварки, толщина напыленного наплавленного слоя. В то же время, погоня за производительностью приводила к высокой стоимости конструкционных материалов плазмотронов, в первую очередь, меди и трансформаторного железа, к завышенным энергозатратам при использовании питающей сети недостаточный КПД источников и р. Важное значение, особенно в последнее время, имеет и недостаточный уровень экологических характеристик плазменного оборудования загазованность окружающей среды продуктами испарения металла, интенсивное световое и акустическое излучение. Вследствие указанных причин основной тенденцией развития плазменных технологий явилась многофакторная оптимизация всех составляющих плазменного комплекса от оборудования до режимов контроля и управления процессом металлообработки при особом внимании к экологическим аспектам. Основное функциональное требование к плазменной резке на повышенных плотностях тока уменьшение ширины реза, означающее уменьшение потерь на испарение металла, а также уменьшение допусков на разделку и получение параллельных кромок, Кроме того, требует эффективного решения и проблема оптимизации использования питающей сети и устранения влияния генерируемых электропомех на системы управления других устройств. Необходимо и дальнейшее повышение экологической безопасности всех узлов плазменного комплекса. С учетом сен совокупности перечисленных проблем был поставлена задача комплексной оптимизации процессов плазменной обработки металлов с внедрением нового высокотехнологичного оборудования. В диссертации представлены различные варианты решения данной задачи. Основные положения, защищаемые автором. Использование плазменной резки на повышенных плотностях тока, позволившее компактизировать плазменную дугу с соответствующим уменьшением ширины реза и обеспечением параллельности его кромок. Одновременно существенно уменьшаются потери металла на испарение и загазованность среды. Обоснование и реализация ти пульсной схемы выпрямления для снижения пульсаций тока дуги и, как следствие, увеличение плотности тока дуги. Схема обеспечивает также уменьшение акустического загрязнения атмосферы. Введение двух контуров обратной связи по току, первый для стабилизации горения дуги, второй для оптимизации технологического процесса и обеспечения устойчивого стартового режима. В результате, увеличивается ресурс работы расходных узлов плазмотрона, уменьшается ширина реза и испарение металла. Разработка циклограммы поэтапного запуска плазменной дуги с выходом на заданное значение путем использования промежуточной дуги, что полностью ликвидирует броски тока. Предложенный режим увеличивает ресурс работы расходных медных элементов плазмотрона катода и сопла. Цель работы. Основная цель настоящей работы экспериментальное и теоретическое обоснование возможных путей оптимизации техникоэкономических параметров современных плазмотронных комплексов, в особенности, повышение их экологической безопасности. С учетом современных тенденций развития плазменных технологий, основное внимание в исследованиях уделено стабильности работы плазмотронов на повышенных плотностях тока путем повышения устойчивости дуги и снижения пульсаций силы тока. Научная новизна. Впервые для стабилизации горения плазменной дуги на повышенных плотностях тока предложено введение двух контуров обратной связи, что позволило комиактизировать плазменную дугу и уменьшить расход обрабатываемых металлов. Кроме того, удалось обосновать и реализовать ти пульсную схему выпрямления для уменьшения пульсаций силы тока дуги, что, в свою очередь, позволило увеличить плотность тока дуги и улучшить экологические характеристики плазмотрона за счет уменьшения его весовых параметров и ослабления сопутствующего акустического поля. Практическая ценность. Результатом выполненных теоретических и прикладных исследований явилось создание, при участии автора, новой перспективной установки для плазменной резки металлов АПРМ4, соответствующей современным .