3.2 Способы осуществления электроплазменных процессов.

Эти способы различаются по трем признакам:

– по способу ввода электроэнергии.

– по способу ввода плазмообразующей среды.

– по способу ввода исходного материала.

Различают следующие способы вводы электроэнергии:

– Дуговой разряд: возбуждается в любых средах: нейтральных, химически активных(азот, водород) и агрессивных(воздух, кислород, хлор, вода, угл. газ). Диапазоны токов 0,1А – 10кА и более. Длина дуги от единиц мм до>1м. Мощность от единиц Вт до десятков МВт. Используются источники постоянного тока и переменного ток 50Гц и ВЧ. Получил основное изменение.

– Тлеющий разряд. Создается при P<P_атм и имеет небольшую мощность.

–Коронный разряд. Создается в неоднородном поле.

– Различные виды ВЧ разряда в газе. Создается с помощью ВЧ ЭМ. поля при высокой напряженности эл. поля. Частота эм. поля 5 – 10МГц и выше.

– Оптический разряд. Создается путем фокусирования потока лучистой энергией, получаемой например от лазеров. Пока не получил применения из-за низкого к.п.д.

В настоящее время основное применение получили установки 2-х видов: дуговые электроплазменные установки и высокочастотные электроплазменные установки.

3.3 Устройство ипринцип действия электроплазменных установок

Структурная схема дуговой установки

Рис.

ИП – источник питания

БУ – блок управления

ПТ – плазмотрон

ОИ – обрабатываемое изделие

ИМ – подача исходного материала

УПС – устройство подачи технологической среды

ИП – могут быть источниками постоянного, переменного и импульсного тока.

Но наибольшее применение получили источники постоянного тока. Такие источники обеспечивают большую стабильность горения дуги и точность поддержания параметров технологического процесса. Применяются весьма разнообразные источники постоянного тока. Но все они имеют крупную внешнюю характеристику. Это необходимо для обеспечения устойчивости дугового разряда, т.к. дуговой разряд имеет падающую ВАХ.

Наиболее часто применяются эл. схемы источников питания с дросселями насыщения (рис. ).

Рис.

Т₁ – повышающий 3-х фазный тр-р.

ТТ – тр-р тока

ДН – дроссель напряжения, содержит 6 одинаковых силовых обмоток, включенных последовательно с наружной и 2 обмотки подмагничивания ОП1 и ОП2

V₁ – V₆ – в/в силовые диоды

V₇ – выпрямитель

V₈ – диод

Работа схемы

При включении схемы устанавливается определенный ток I_см в обмотке ОП1. В результате магнитопровод дросселя ДН насыщается и дроссель обладает малой индуктивностью и индуктивным сопротивлением. В пределах этого участка напряжение на выходе ТТ и V₇ меньше чем напряжение на диоде V₈ . Поэтому ток в обмотке ОП2 отсутствует I_у=0 и эта обмотка не участвует в работе. В результате ВНХ источника имеет малую крутизну – участок 1 – 2, т.е. z – имеет малую величину.

При некотором значении тока I_вых напряжение на выходе ТТ и V₇ становится больше напряжения на диоде V₈ . С этого момента ток в обмотке ОП2 (I_у) начинает возрастать пропорционально I_вых . Магнитный поток, создаваемый током I_у, направлен встречно магнитному потоку созданным током I_см . ДН выходит из режима насыщения. Его индуктивность возрастает, это вызывает крутой спад внешней характеристики – участок 2 – 3. Этот участок используется при работе установки.

Изменяя сопротивление R₁ можно изменять степень насыщения ДН и крутизну участка 1 – 2. Изменяя R₂ можно изменять напряжение на диоде V₈ и смещать положение участка 2 – 3 на ВНХ. С увеличением R₂ напряжение на V₈ уменьшается и участок 2 – 3 смещается влево.

Существуют различные варианты получения ИП с крутой ВНХ. Например, иногда функции Т и ДН совмещены в одном устройстве, т.е применяют магнитоуправляемый трансформатор. Но принцип действия остается прежним.

В общем случае ВНХ описывается уравнением