Способ измерения скорости вращения дуги в плазматроне Советский патент 1982 года по МПК H05B7/00 H05H1/00 

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быт использовано при проведении аэродин мических испытаний. Для подогрева газа в аэродинамических трубах и плазмохимической те нологии применяют плазмотроны, содержащие центральный и наружный электроды, охваченные электромагнит ной катушкой. Одной из важнейших ха рактеристик таких плазмотронов является скорость вращения дуги в кол цевом межэлектродном зазоре под воз действием электромагнитных сил, поэтому в процессе исследования и доводки плазмотронов требуется измерять эту скорость. Известен способ измерения скорос ти вращения дуги, основанный на применении оптических приборов, с помощью которых наблюдают за движением дуги в межэлектродном зазоре через окна в корпусе плазмотрона 1 Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения скорости вращения дуги, включающий измерение электрических параметров дуги. Для реализа ции этого способа один из электродов плазмотрона выполняют из нескол ких электрически изолированных сегментов, измеряют мгновенное значение тока, протекающего через один из сегментов, и по частоте полученных импульсов определяют скорость вращения дуги 2. Недостатками известных способов измерения скорости вращения дуги являются сложность аппаратуры измерения и ограничение исследуемого диапазона давлений, так как наличие окон и секционированного электрода усложняет конструкцию плазмотрона и уменьшает ее прочность. Цель изобретения - упрощение аппаратуры измерения и расширение исследуемого диапазона давлений в сторону больших величин. Цель достигается тем, что согласно способу измерения скорости враще-. ния дуги в плазмотроне, содержащем центральный и наружный электроды, охваченные электромагнитной катушкой, включающему измерение электрических параметров дуги, центральный электрод устанавливают относительно наружного с переменным зазором, измеряют мгновенное значение напряжения ;дуги и по периоду колебаний напряже-, ния определяют скорость вращения луги.

На фиг. 1 приведен плазмотрон с измерительной схемой; на фиг/ 2 одна из полученных осциллограмм.

Плазмотрон (фиг. 1) содержит цилиндрические центральный 1 и наружный 2 электроды и электромагнитную катушку 3, причем ось центрального электрода смещена относительно оси наружного электрода, а измерительная схема содержит светолучевой осциллограф 4 с вибратором 5 и добавочное сопротивление б. Другим примером может служить плазмотрон, у которого наружный электрод выполнен цилиндрическим, а центральный электрод нецилиндрическим, например, эллиптическим.

Плазмотрон работает следующим образом.

Дуга, вра1цаясь в кольцевом межэлектродном зазоре под воздействием магнитного полякатушки 3, в процессе совершения одного оборота вдоль переменного по величине зазора меняет свою длину. .Соответствующим образом меняется и напряжение на дуге, так как напряжение пропорционально длине дуги. Закончив один оборот, дуга возвращается в исходное положение и на следующем обороте цикл повторяется. В результате схема, измегряющая мгновенное значение напряжения на дуге по времени, зафиксирует периодическую кривую, у которой один период соответствует одному обороту дуги. В измерительную схему не требуется включать никакой усилительной аппаратуры, так как уровень напряжения на дуге в промышленных плазмотронах составляет сотни и даже тысячи вольт. Зная число оборотов и конструктивные размеры плазмотрона, определяем скорость вращения дуги. Осциллограмма (фиг. 2), полученная при давлении 62-lO nd и токе 560 А, содержит периодическую кривую 7 записи мгновенного значения напряжения на дуге, прямую линию 8 нулевого значения напряжения на дуге и кривую 9 записи контрольного сигнала, имеющего частоту 1000 Гц. При получении данной осциллограммы центральный электрод устанавливают таким образом, что отношение максимального межэлектродного, зазора к минимальному составляет 3. Из рассмотрения кривой 7 (фиг.2) видно, что и отношение максимального значения напряжения на дуге Uma к минимальному и,;( имеет такое же значение. При проведении испытаний выбор величины 6тпах/(тлп / а следовательно, и и„ох/игтип определяется конкретной конструкцией плазмотрона и характеристикой электропитающего устройства. Необходимо обеспечить такую величину (Лгтюч /сЛп;п, чтобы амплитуда периодической кривой

Q превышала амплитуду случайных пульсаций, которые всегда имеются в плазмотроне.

Преимущества предложенного способа заключаются в следующем.

Для испытаний используют npovajm5 ленный плазмотрон с незначительными доработками конструкции, KOTOf je не вносят в силовую часть никаких изменений, уменьшающих ее прочность, и не требуется создавать новых конструкций элементов плазмотрона. Кроме того, расширяется диапазон давлений, при которых приведены испытания, так например, удалось провести измерение скорости вращения дуги при

5 давлении в 10 Па и только ограничение по прочности конкретного плазмотрона не позволяет продвинуться еще дальше.

Формула изобретения

Способ измерения скорости вращения дуги в плазмотроне, содержащем центральный и наружный электроды.

охваченные электромагнитной катушкой, включающий измерение электрических параметров дуги, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерения, центральный электрод 0 устанавливают относительно наружного с переменным зазором, измеряют мгновенное значение напряжения дуги и по периоду колебаний напряжения определяют скорость вращения дуги.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Жуков М.Ф., Коротеев А.С., Урюков Б.А. Прикладная динги1лика

Q плазмы. М.,.Наука, 1975, 177-180.

2.Шаболтас А.С. Исследование скорости движения электрической дуги в разрядной камере плазмотрона..Инженерно-физический журнал , 1. 17, 1969, № 3, с. 570-574.

. jfX- ж

ч

5

ллллллдлллл/