Высокочастотные плазмотроны
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
?ых трубочек, приваренных к электродам, через которые подаётся охлаждающая вода. Кроме того сами электроды могут быть полыми и через них может прокачиваться охладитель.
Главное внимание в плазмотронах такого типа уделяется однородности разряда и возможности прокачки больших расходов газа. На данный момент эффективность работы ВЧЕ-плазмотронов с плоской геометрией электродов в области больших расходов газа резко падает и их применение становится невозможным.[1]
2.2.4 ВЧЕ-плазмотроны с коаксиальной геометрией электродов
Существенное продвижение в область высоких значений расходов газа возможно с использованием ВЧЕ-плазмотронов, имеющих коаксиальную геометрию электродов. ВЧЕ-плазмотрон коаксиальной схемы состоит из двух коаксиальных друг другу диэлектрических труб - внешней и внутренней. Вокруг внешней трубы располагается цилиндрический электрод. Он может быть закреплён непосредственно на трубе либо находиться на некотором расстоянии от неё. Второй электрод, тоже цилиндрический, располагается во внутренней трубе. Таким образом, оба электрода тоже коаксиальны друг другу и изолированы от разряда электрическими стенками труб, образующих разрядный промежуток и составляющих так называемую разрядную камеру плазмотрона. Основной материал для разрядной камеры - кварц, обладающий высокой теплостойкостью и способностью выдерживать резкие изменения температуры (градиент порядка 1000 К) при достаточно высокой электрической прочности. Электроды, как правило, медные. Они могут быть сплошными, сделанными в виде спирали или перфорированными различного рода отверстиями (с целью получения возможности наблюдать разряд).[2]
3. Источники питания высокочастотных плазмотронов
В высокочастотных плазменных установках, как правило, применяются ламповые генераторы с самовозбуждением - автогенераторы.
Автогенератор - это генератор, у которого переменное напряжение на сетку подаётся из анодной цепи через цепь обратной связи. Частота и амплитуда колебаний у автогенератора определяются лишь его собственными параметрами. В зависимости от типа плазмотрона и его технологического предназначения автогенераторы могут работать в диапазоне частот от 60 кГц до 80 МГц. В последнее время значительные изменения произошли в конструкциях выпрямителей, а также в системах управления генераторов, которая теперь строится с использованием микропроцессорной техники. Однако принципиальная схема высокочастотного блока практически не изменилась и, как правило, делается на базе ламповых триодов. Колебательная система, присоединяемая к генераторной лампе, должна обеспечить условия, при которых генератор работал бы вполне устойчиво, отдавал требуемую колебательную мощность при достаточно высоком КПД, а частота генерирующих электромагнитных колебаний находилась бы в заданном диапазоне.[1]
В настоящее время для питания ВЧ-плазмотронов используются ВЧ-генераторы с частотой 440 кГц - 30 МГц, основное назначение которых - индукционный и диэлектрический нагрев материалов. При этом непосредственное подключение плазмотрона к генератору без изменения его колебательной системы не позволяет передать плазме номинальную высокочастотную мощность, что приводит к снижению КПД установки. Колебательная система выбирается таким образом, чтобы обеспечить необходимую величину вкладываемой в разряд мощности на рабочей частоте, величина которой вместе с тем поддерживалась бы с заданной точностью при любых изменениях параметров системы, вызванных изменением режима работы плазмотрона и генератора. Выбор схемы зависит главным образом от необходимой частоты автоколебаний и требований к её стабильности.
В таблице 3.1 приведены основные типы установок, применяемых для питания ВЧ-плазмотронов.
Таблица 3.1
Некоторые типы генераторов для получения ВЧ-плазмы
Тип установкиМощность, кВтЧастота, МГцМощность потребления, кВАЗанимаемая площадь, м2ФирмаВЧИ-10/0,44100,44181,31,0ЛОЭЗ ВНИИТВЧВЧИ-60/1,76601,76903,51,3ЛОЭЗ ВНИИТВЧВЧИ2-160/1,761601,76--ЛОЭЗ ВНИИТВЧВЧГЗ-160/0,0661600,06623510"Интуктор"ВЧС2-600/0,446000,4486015,21,2ЛОЭЗ ВНИИТВЧВЧС2-1000/0,4410000,441550241,8ЛОЭЗ ВНИИТВЧ"Плазма-401" в комплекте с плазмотроном601,76965ЛОЭЗ ВНИИТВЧ"Плазма-701"2,527,1252ТагЗЭТОR 3/400300,4581,21,0"Radyne"R 5/600500,15-0,3851,21,0"Radyne"R 10001000,15-0,251851,91,6"Radyne"GIV 20025LEV250,6501,01,1"Elphiac"GIV 20100LEV1000,262001,11,8"Elphiac"EJH-60600,38-0,481051,02,0"Elma"GH 30300,36601,02,0"Elma"ВЧГ2-4/27427,127,51,01,0ТагЗЭТОВЧГ8-60/136013,56902,61,3ЛОЭЗ ВНИИТВЧПлазмохимические установки0,513,561,01,340,2"International Plazma Electrotech"
В диапазоне частот 0,066-5,28 МГц для питания ВЧИ-плазмотронов можно использовать промышленные генераторы типа ВЧИ, которые разработаны и применяются для индукционного нагрева различных материалов. Выбор этих генераторов определяется тем, что они рассчитаны на нагрев в поле индуктора, эквивалентная схема которого подобна эквивалентной схеме индукционного плазмотрона.
Аналогично обстоит дело и с ламповыми генераторами для питания емкостных плазмотронов. В диапазоне частот 13-50 МГц применяются промышленные генераторы типа ВЧГ, которые разработаны и применяются для нагрева диэлектриков. Нагрузка таких генераторов емкостная и близка к эквивалентной схеме ВЧЕ-плазмотрона.[6]
Использование промышленных ВЧ-генераторов для питания ВЧИ- и ВЧЕ-плазмотронов путём их непосредственного подключения невозможно, так как параметры эквивалентной схемы плазмотрона (как индукционного, так и емкостного) значит?/p>