Аннотация
В статье предложен многозонный метод управления потоком аргона в низкотемпературном электродуговом плазмотроне. В основе метода лежит принцип, когда скорость истечения плазмообразующего газа дискретно изменяется по мере роста проводимости перехода «катод-сопло», достигая максимального уровня лишь в критической ситуации, при которой образуется шунтирующая дуга.
Дана структурная схема установки и изложен принцип действия электродугового плазмотрона с многозонной системой газодинамического предупреждения процесса двойного дугообразования.
Режим многозонного регулирования потока аргона реализуется с помощью многозонного интегрирующего развертывающего преобразователя с частотно-широтно-импульсной модуляцией. Приведены временные диаграммы многозонного интегрирующего развертывающего преобразователя, показаны особенности перехода системы из одной модуляционной зоны в другую.
Рассмотрена функциональная схема датчика проводимости перехода «катод – сопло» и на примере временных диаграмм сигналов пояснен принцип его работы.
Приведены результаты экспериментальных исследований.
Статья предназначена для специалистов в области плазменно-дуговых технологий и автоматизации технологических процессов.
Ключевые слова
Электродуговой плазмотрон, шунтирующая дуга, многозонный интегрирующий развертывающий преобразователь, датчик проводимости.
1. Аньшаков А.С., Домаров П.В. Исследование энергетических характеристик в электродуговом плазматроне с выходным ступенчатым электродом // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. 2013. № 4. С. 139-143.
2. Chernets I., Nirenberg G., Rabinovich A., Fridman A. Characteristics of high-power gliding arc plasma reformer for industrial applications. Plasma Science (ICOPS). Abstracts IEEE International Conference. 2012, pp. 1P-154. doi: 10.1109/PLASMA.2012.6383482.
3. Кубышкин В.А., Финягина В.И. Оптимизация температурных режимов электродов плазмотронов методами подвижного управления // Проблемы управления. 2009. №5. С. 53-60.
4. Schweigert I.V. Effect of gas discharge and magnetic field on plasma layer at the surface in gas flow. Plasma Science (ICOPS). Abstracts IEEE International Conference. 2013 , pp. 1. doi: 10.1109/PLASMA.2013.6634914.
5. Боровской А.М. Моделирование течения плазмообразующего газа с учетом его взаимодействия с электрической дугой в каналах высоковольтных плазмотронов переменного тока // Успехи прикладной физики. 2014. Т.2. №2. С. 105-111.
6. Корсунов К.А. Расчет параметров электродуговой плазмы в канале плазмотрона // Успехи прикладной физики. 2013. Т.1. №6. С. 724-732
7. Исакаев Э.X., Синкевич О.А. Шунтирование тока и вызванные им изменения напряжения в канале плазмотронов с самоустанавливающейся длиной электрической дуги // Теплофизика высоких температур. 2003. Т.41. №3. С. 334-341.
8. Nakajo T., Ohyama R. An experimental study on plasma characteristics of a capillary atmospheric pressure plasma device using argon/air mixture gas stream. Electrical Insulation and Dielectric Phenomena (CEIDP). Annual Report Conference. 2012, pp. 149 – 152. DOI: 10.1109/CEIDP.2012.6378743.
9. Brinkis K., Staltmanis A. The automated control of a power system. Baltic electrical engineering revier. 1997. №2(6). pp. 39–44.
10. Ахлюстин В.А., Тепляков Ю.Н., Цытович Л.И. Теплотехнические вопросы применения низкотемпературной плазмы в металлургии: тематич. сб. науч. трудов. Магнитогорск: МГМИ, 1989. C.136-139.
11. Темников Ф.Е., Славинский В.Е. Математические развертывающие системы. М.: Энергия, 1970. 120с.
12. Цытович Л.И., Брылина О.Г. О динамике многозонного интегрирующего регулятора с частотно-нулевым сопряжением модуляционных зон. // Электротехника. 2014. №7. С.17-25.
13. Брылина О.Г. Многозонные регуляторы с различными законами широтно- и частотно-широтно-импульсной модуляции // Практическая силовая электроника. 2014. №2(54). С. 36–40.
14. Tsytovich L.I., Dudkin M.M., Lokhov S.P., Brylina O.G. About the dynamics of some methods of integrating conversion of analog signal into digital code // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». 2013. Вып. 13. № 1. С. 80–91.
15. Tsytovich L.I., Maurer V.G., Tsytovich P.L. PulseWidth-Modulated Integrating Sweep Converter with Amplitude Dynamic Characteristics // Electronics and Radio Engineering, Instruments and Experimental Techniques. 1997, vol.40, no.3, USA, pp. 374-377.