РЕФЕРАТ

Объект исследования - система источник питания - дуга. Исследовать устойчивость системы источник питания - дуга. Методами исследования является математическое моделирование и теоретические расчеты. Рассчитаны вольт - амперные и тепловые характеристики электродуговых плазмотронов, которые отличаются конструкцией разрядного канала и мощностью. Найдены режимы устойчивой работы системы источник питания - дуга для приведенных конструкций плазмотронов. Полученные результаты можно использовать при определении режимов устойчивой работы системы электропитания плазмотронов постоянного тока с одной дугой.

Object - system the source of feed - arc. To explore stability of the system source of feed - arc. The mathematical design and theoretical computations is research methods. Are calculated volt - ampere and thermal descriptions of elektrodugovih plazmotronov, which differ by construction of bit channel and power. The modes of steady operations of the system are found source of feed - arc for the resulted constructions of plazmotronov. The got results can be used for determination of the modes of steady operations of the system of power supply of plazmotronov direct current with one arc.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Сведения о современном состоянии вопроса

1.1. Источники питания

1.2. Электродуговые плазмотроны

1.3. Постановка задачи исследования

2. Разработка математической модели устойчивости системы источник питания – плазмотрон

2.1. Обобщение характеристик электрической дуги в разрядном канале плазмотрона

2.2. Интегральные модели устойчивости электрической дуги

3. Исследование устойчивости системы источник питания – плазмотрон

3.1. Система источник питания – плазмотрон

3.2. Определение режимов устойчивой работы системы

3.3. Требования предъявляемые к источникам питания

4. Охрана труда

4.1. Характеристика и анализ потенциальных опасностей и вредных факторов.

4.2. Расчет допустимых условий труда

4.3. Расчет защитного заземления

4.4. Гигиенические требования к рабочему месту

4.5. Пожарная безопасность

ВЫВОДЫ

В В Е Д Е Н И Е

На современном этапе развития науки и техники во всех развитых странах с серьезным размахом проводится исследование по применению низкотемпературной плазмы в машиностроении, химии, металлургии, медицине и других отраслях промышленности. Плазменные процессы охватывают как широкомасштабное конвейерное производство, так и производство небольших количеств специальных веществ и материалов, применяемых в новейшей технике.

В основе современного представления о возможности широкого и эффективного использования электродуговых плазмотронов в промышленности лежат следующие достоинства: большой ресурс работы электродов, надежность и устойчивость электродуговой установки, большой диапазон используемых мощностей, возможность нагрева любых технологически необходимых газов.

Цель дипломной работы определение режимов устойчивой работы системы источник питания - дуга.

Согласно поставленной цели, в работе решаются следующие задачи:

- рассмотреть и проанализировать физические особенности и свойства дугового разряда;

- выполнить математическое моделирование электрической дуги и определить условия ее устойчивости в системе источник питания - дуга; - по результатам математического моделирования определить режимы устойчивой работы системы источник питания - дуга; - выполнить расчеты системы источник питания-дуга для плазмотронов постоянного тока с одной дугой на основе управляемого выпрямителя.

Объект исследования - система источник питания - дуга.

Предмет исследования — устойчивость электрической дуги. Методами исследования являются математическое моделирование и теоретические расчеты. Полученные результаты возможно использовать при определении режимов устойчивой работы системы электропитания плазмотронов постоянного тока с одной дугой.

1. Сведения о современном состоянии вопроса

1. Источники питания

Качество генерации электрической дуги плазмотронами во многом определяется источником питания (ИП), который должен обеспечивать устойчивое горение дуги в статическом и динамическом режимах, под­держание заданного среднего значения тока, управление средним зна­чением тока в диапазоне от начального до номинального, заданный уровень пульсаций, максимально возможный КПД, максимально возмож­ное значение коэффициента мощности (cosφ) и обладать минимальны­ми массогабаритными показателями.

Следует отметить, что ведущими странами в разработке ИП явля­ются Россия, Германия, Франция, США, Япония. При составлении патент­но-литературного обзора рассматривались лишь ИП плазмотронов посто­янного тока.

В настоящее время ИП плазмотронов постоянного тока в основном строят на основе управляемого выпрямителя (УВ), индуктивно-емкостного преобразователя (ИЕП) и тиристорно-конденсаторного преобра­зователя (ТКП).

Тиристорный УВ с автоматической стабилизацией тока и обрат­ной связью по току (рис.1.1) является наиболее распространенным безбалластным ИП плазмотронов постоянного тока. Такой источник может быть создан на любую мощность и обеспечивает высокий КПД, хорошую регулируемость в широком диапазоне, высокую степень ста­билизации заданного тока. Масса и габариты источника определяются массой и габаритами силового трансформатора и сглаживающего реак­тора L_d . К недостаткам ИП следует отнести уменьшение cosφ при регулировании напряжения вниз от номинального, искажения потребляе­мого из сети тока, необходимость значительной индуктивности L_d в цепи постоянного тока. Известные ИП на базе УВ различаются, как правило, исполнением трансформатора, выпрямителя и системы управ­ления [1-4]. Примером УВ может служить блок выпрямления и стабили­зации тока ТРПТ-3 мощностью до 250 кВт [5]. Определенный интерес представляют также разработки по модернизации выпускаемых се­рийно нереверсивных тиристорных преобразователей типа ТЕ-4 для пи­тания плазмотронов мощностью до 150 кВт[6]. Принцип действия источника питания с ИЕП (рис.1.2.) основыва­ется на свойстве резонансных LC -цепей сохранять неизменной ве­личину тока в цепи нагрузки, подключенной соответствующим образом [7,8]. Поэтому источники с ИЕП просты в исполнении и надежны при эксплуатации. Они обладают достаточно высокими энергетическими по­казателями, особенно коэффициентом мощности, близким к единице. Так, например, источник тока РИТМ-500_, разработанный Институтом электродинамики НАН Украины, при номинальной мощности 180 кВт име­ет КПД и cosφ порядка 0,9 [5]. Однако большие габариты и масса применяемых конденсаторов и индуктивностей ограничивают верхний предел источников по мощности на уровне в 500 кВт, а трудность регулирования тока в сочетании с зависимостью выходного тока от падающего напряжения значительно сужает область их использования.

Наиболее перспективными являются ИП со звеном повышенной часто­ты, представляющим собой ТКП (рис. 1.3) или инвертор тока (ИТ) с вы­прямителем на выходе. В случае ИТ требуются дополнительные узлы за­щиты инвертора от режима холостого хода, что усложняет схему. В ис­точниках с ТКП формирование заданного уровня выходных параметров производится путем изменения частоты переключений тиристоров, а их стабилизация - введением обратной связи. Частотный способ регулиро­вания положительно влияет на массо-габаритные показатели источника, причем минимальная масса и габариты и максимальный КПД обеспечивает­ся при использовании высокочастотных тиристоров и конденсаторов на тактовой частоте 2-5 кГц/9/. Рассмотренные ИП относятся к однопостовым источникам, предназ­наченным для питания плазмотронов с одной дугой.

Блок-схема источника питания с тиристорным УВ

Рисунок 1.1.

Блок-схема источника питания с ИЕП

Рисунок 1.2

Блок-схема источника питания с ТКП

Рисунок 1.3