Установка для создания многоэлектродного трехфазного разряда

 

Существо изобретения: многоэлектродный трехфазный разряд создается с помощью электродов, расположенных в одной плоскости с образованием замкнутых контуров в виде равносторонних смежных треугольников. Электроды смежных треугольников подсоединены к выводам источника питания с обратным чередованием фаз в них. Установка может быть снабжена по меньшей мере еще одной аналогичной группой электродов, установленных в плоскостях, параллельных указанной. Электроды в соседних плоскостях сдвинуты относительно друг друга на 60° и подсоединены к выводам источника питания параллельно. Это позволяет генерировать в каждом треугольном контуре перетекающий от электрода к электроду электрический разряд, имеющий в смежных контурах противоположное направление. Установка обеспечивает равномерное распределение разряда по всей поверхности его распространения, реализует высокую удельную мощность, обладает возможностью эффективного формирования картины разряда. 2 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных технологических процессах, проводимых в поле электрического разряда, в частности, при обработке поверхностей различных конфигураций, в плазмохимии и т.д.

Известен способ создания разряда на концах нескольких электродов, установленных в одной плоскости по замкнутому контуру. Для реализации способа электроды устанавливаются на равном расстоянии друг от друга и подключаются к многофазному источнику питания. При этом наблюдается генерация высоковольтного тлеющего разряда на концах электродов с последовательным нарастанием фазы между соседними электродами.

Необходимость использования многофазного источника питания существенно усложняет конструкцию устройства, реализующего способ.

Известна установка для создания многоэлектродного трехфазного разряда, содержащая, по меньшей мере, две аналогичные группы электродов, рабочие концы которых установлены по замкнутым контурам в параллельных плоскостях, и трехфазный источник питания, выводы которого подключены к электродам каждой группы с последовательным сдвигом фаз.

К недостаткам этой установки следует отнести высокую эрозию электродов, определяемую использованием сильноточного разряда, загрязненность потока и необходимость принудительного продувания разряда дополнительным потоком газа, что вызвано недостаточной стабильностью плазменного потока.

Технический результат, достигаемый данным изобретением, состоит в значительном увеличении стабильности плазменного потока и увеличении чистоты плазмы. Кроме того, изобретение позволяет легко изменять форму плазменного потока, что существенно расширяет возможности использования установки.

Согласно изобретения в известной установке для создания многоэлектродного трехфазного разряда, содержащей, по меньшей мере, две аналогичные группы электродов, рабочие концы которых установлены по замкнутым контурам в параллельных плоскостях и трехфазный источник питания, выводы которого подсоединены к электродам каждой группы с последовательным сдвигом фаз, количество электродов в группе выбрано не менее четырех, контур образован тремя электродами, расположенными по вершинам равностороннего треугольника, каждый последующий электрод группы расположен относительно сторон этого треугольника с образованием дополнительного равностороннего треугольника, рабочие концы электродов соседних групп удалены друг от друга на расстояние межэлектродного промежутка, причем электроды в треугольниках соседних групп сдвинуты относительно друг друга на 60^о, выводы источника питания подсоединены к электродам смежных треугольников в группах с обеспечением обратного чередования фаз в них, а группы подсоединены к выводам источника питания параллельно.

Данная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат увеличение чистоты и стабильности плазменного потока, легкость изменения формы потока и широкая вариантность технологий.

Отличия данной установки от известной состоят в следующем: замкнутый контур образуется из трех расположенных по вершинам равностороннего треугольника электродов; каждый последующий электрод расположен относительно сторон указанного с образованием дополнительного равностороннего следующего треугольника; выводы источника питания подсоединены к электродам каждого треугольника с обеспечением обратного чередования фаз в соседних треугольниках; параллельно данной группе электродов может быть установлена по меньшей мере еще одна аналогичная группа электродов, электроды в треугольниках соседних групп сдвинуты относительно друг друга на 60^о; группы подсоединены к выводам источника питания параллельно.

На фиг. 1 изображена предлагаемая установка, образованная двумя параллельными электродными группами; на фиг. 2 электрическая схема подсоединения электродов к выводам источника питания.

Установка содержит электроды 1/I-1/IV, 2/I-2/IV, 3/I-3/IV, расположенные параллельными рядами 4-7, в параллельных плоскостях, образующих группы 8 и 9. В каждой группе размещено одинаковое количество электродов.

Замкнутые контуры 10 образуются тремя электродами 1-3, расположенными по вершинам равностороннего треугольника. Соседний треугольный контур образуется стороной указанного контура и еще одним электродом. Электроды нечетных рядов сдвинуты относительно электродов четных рядов на половину межэлектродного расстояния, что равнозначно повороту треугольников на 60^о. Количество параллельных групп может быть любым, в зависимости от требуемой формы плазменного потока.

В качестве источника питания 11 использован трехфазный трансформатор. Величина тока поддерживается балластными сопротивлениями 12, включенными последовательно с электродами.

На фиг. 1 приведен конкретный пример выполнения установки. Установка содержит две группы электродов по 24 электрода в каждой. Электроды размещены параллельными рядами по 6 электродов. Для реализации конкретной установки были использованы электроды диаметром 10 мм, расположенные на расстоянии 20 мм. Расстояние между плоскостями также равно 20 мм.

В соседних плоскостях электроды сдвинуты относительно друг друга в рядах на половину межэлектродного промежутка. В качестве источника питания использован трехфазный трансформатор с напряжением U_пик 10 кВ и фазным током I_фаз 4,8 А. Для поддержания тока использовались балластные сопротивления, включенные последовательно с электродами и параллельно по 16 сопротивлений в каждую фазу выходной цепи трансформатора.

Таким образом, при наличии в установке двух параллельных групп электродов по 24 электрода в каждой, к отдельной фазе подключены параллельно восемь электродов. При этом внутри каждого контура электроды подключены к источнику питания с обеспечением обратного чередования фаз по сравнению с любым соседним контуром. Это достигается тем, что к первой фазе 1 подключены через балластные сопротивления 16 электродов обеих групп (по два электрода от каждого ряда) 1/I, 1/II, 1/III, 1/IV. К второй фазе подключены 16 электродов 2/I, 2/II, 2/III, 2/IV. К третьей фазе подключены электроды 3/I, 3/II, 3/III, 3/IV.

Установка работает следующим образом. При включении источника питания на концах всех электродов зажигается электрический разряд. Расположение электродов и подсоединение их к выводам источника питания таковы, что обеспечивается перетекание тока между электродами как в контурах, расположенных внутри групп, т.е. в вертикальном направлении, так и в контурах, образованных между группами в горизонтальном направлении. Причем подсоединение электродов к источнику питания таково, что в смежных контурах электрический разряд направляется с последовательным нарастанием фазы от электрода к электроду на 120^о в противоположных направлениях. В результате образуется зеркально-симметричная токовая сетка, представляющая собой устойчивый и стабильный, ориентированный в направлении наращивания длины параллельных плоскостей, сплошной плазменный столб.

Данная установка обладает значительными преимуществами перед известными: она обеспечивает формирование стабильного и устойчивого разряда, легко варьируемого в сечении за счет неограниченного произвольного увеличения числа электродов в горизонтальном и вертикальном направлениях. Помимо плазменного разряда установка позволяет реализовать на концах электродов также дуговой и тлеющий разряды. Это существенно расширяет область применения установки при обеспечении высокой эффективности технологического процесса, протекающего в поле электрического разряда. Кроме того, использование трехфазного источника питания существенно упрощает установку в целом, улучшает условия ее эксплуатации и безопасность обслуживания.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ СОЗДАНИЯ МНОГОЭЛЕКТРОДНОГО ТРЕХФАЗНОГО РАЗРЯДА, содержащая по меньшей мере две аналогичные группы электродов, рабочие концы которых установлены по замкнутым контурам в параллельных плоскостях, и трехфазный источник питания, выводы которого подсоединены к электродам каждой группы с последовательным сдвигом фаз в них, отличающаяся тем, что количество электродов в группе выбрано не менее четырех, контур образован тремя электродами, расположенными по вершинам равностороннего треугольника, каждый последующий электрод группы расположен относительно сторон этого треугольника с образованием дополнительного равностороннего треугольника, рабочие концы электродов соседних групп удалены друг от друга на расстояние межэлектродного промежутка, причем электроды в соседних группах сдвинуты относительно друг друга на 60^o, выводы источника питания подсоединены к электродам смежных треугольников с обеспечением обратного чередования фаз в них, а группы подсоединены к выводам источника питания параллельно.