Способ формирования электрической дуги в плазмотроне

Изобретение относится к области плазменной технологии, в частности к способам стабильного возбуждения газового разряда при нормальном давлении, используемым для получения электродугового разряда в плазмотронах с трубчатым катодом. Технический результат - стабилизация горения газового разряда в большом диапазоне мощностей при номинальном напряжении мощного источника, повышение безопасности работы. В межэлектродный промежуток устанавливают вспомогательный электрод в виде вольфрамового стержня, гальванически связанного с анодом, и в исходном положении соприкасающийся с ним через токоограничивающий резистор. С помощью механических сил вспомогательный электрод совершает быстрое движение от анода к катоду и обратно. При возвращении после соприкосновения с катодом вспомогательный электрод растягивает вспомогательную маломощную дугу к аноду и после касания вспомогательным электродом анода происходит шунтирование токоограничивающего резистора, дуга получает дальнейшее развитие и выходит в самоподдерживающийся режим.

 

Изобретение относится к области плазменной технологии, в частности к способам стабильного возбуждения газового разряда при нормальном давлении, используемым для получения электродугового разряда в плазмотронах.

Известен способ возбуждения газового разряда, заключающийся в искровом пробое межэлектродного промежутка между вспомогательными электродами для возбуждения дугового разряда между основными электродами, что вызывают высоковольтный пробой разрядного промежутка основного разряда при 7-20 кВ и его стабильное горение при 1-20 мА, используя разряд от мощного 20-400 мА источника разряда с малым выходным напряжением 1-500 В между основными электродами, при этом суммарная вкладываемая мощность составляет от 10 Вт до 1,5 кВт.

[Пат. №2656341 Российская Федерация, МПК H05H 1/24. Способ возбуждения газового разряда / Богданов Павел Владимирович, Шутов Дмитрий Александрович, Иванов Александр Николаевич; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) (RU); опубл. 05.06.2018]

Недостатком известного способа является то, что для возбуждения дугового разряда между основными электродами используется высоковольтный пробой разрядного промежутка основного разряда при 7-20 кВ, что часто приводит к пробою изоляции силовых электрических кабелей и элементов источника питания.

Наиболее близким к данному изобретению является способ возбуждения дугового разряда, заключающийся в подаче горючей газовой смеси, искровом пробое межэлектродного промежутка между основным и вспомогательными электродами, что приводит к воспламенению горючей газовой смеси, после чего возбуждается дуговой разряд между основными электродами, а в межэлектродную полость подают негорючие плазмообразующие газы. [Заявка №94027313 Российская Федерация, МПК В05В 7/20. Способ возбуждения дугового разряда / Гизатуллин С.А., Даутов Г.Ю.; заявитель и патентообладатель Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева; №94027313/26; заявл. 18.07.1994; опубл. 10.07.1996]

К недостаткам прототипа можно отнести наличие горючей газовой смеси, что является небезопасным для работы, низкая стабильность горения разряда при малой мощности источника питания.

Техническим результатом изобретения является стабилизация горения газового разряда в большом диапазоне мощностей при номинальном напряжении мощного источника, повышение безопасности работы.

Указанный результат достигается при условии, когда формирование дугового разряда в плазмотроне включает подачу напряжения от силового источника питания к электродам дугового промежутка до формирования в нем стартовой вспомогательной дуги. Расстояние между электродами таково, что напряжение, приложенное к электродам плазмотрона, неспособно произвести между ними электрический пробой. Для указанного формирования электрической дуги в межэлектродный промежуток устанавливают вспомогательный электрод в виде вольфрамового стержня, гальванически связанного с анодом и в исходном положении, соприкасающийся с ним, через резистивное, ограничивающий электрический ток, сопротивление. Второй конец стержня соединен с сердечником электромагнита, при подаче электрического тока на обмотку катушки сердечник втягивается внутрь катушки, что приводит к движению стержня. Способ включает в себя быстрое в зависимости от конструкции маятниковое или поступательно-возвратное перпендикулярное своей оси движение стержня от анода к катоду и обратно. При некотором расстоянии от катода до вспомогательного электрода происходит электрический пробой в виде слаботочной электрической дуги рассчитанной мощности, которая по мере возвращения вспомогательного электрода в исходное положение вытягивается и заполняет весь промежуток между катодом и анодом. После касания вспомогательным электродом анода происходит шунтирование токоограничительного резистора, и дуга получает дальнейшее развитие и выходит в самоподдерживающийся режим.

Способ возбуждения газового разряда в плазмотроне, отличающийся тем, что пробой межэлектродного промежутка осуществляется с помощью вспомогательной слаботочной электрической дуги, возбуждённой между подвижным вспомогательным электродом, выполненным в виде вольфрамового стержня, гальванически связанного с анодом через токоограничивающий резистор, и катодом, которая по мере движения вспомогательного электрода от катода к аноду заполняет весь межэлектродный промежуток и выходит в самоподдерживающийся режим в результате шунтирования токоограничивающего резистора при касании вспомогательного электрода анода.