Способ измерения скорости вращения дуги в плазматроне

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (п906037 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2603.79 (21) 2741098/18-25

Р1 М К,„э

Н 05 В 7/00

Н 05 Н 1/00 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 1502.82. Бюллетень ¹ б

Дата опубликования описания 150282 (53) УДК 533.9 (088.8) аявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ

ДУГИ В ПЛАЗМОТРОНЕ

Изобретение относится к экспериментальной аэродинамике и может быть использовано при проведении аэродинамических испытаний.

Для подогрева газа в аэродинамических трубах и плазмохимической технологии применяют плазмотроны, содержащие центральный и наружный электроды, охваченные электромагнитной катушкой. Одной иэ важнейших характеристик таких плазмотронов являе=ся скорость вращения дуги в кольцевом межэлектродном зазоре под воздействием электромагнитных сил, поэтому в процессе исследования и доводки плазмотронов требуется измерять эту скорость.

Известен способ измерения скорости вращения дуги, основанный на применении оптических приборов, с помощью которых наблюдают за движением дуги в межэлектродном зазоре через окна в корпусе плазмотрона 11 .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения скорости вращения дуги, включающий измерение электрических параметров дуги. Для реализации этого способа один из электродов плазмотрона выполняют из нескольких 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.

Пель 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-, ЗО ния определяют скорость крашения лvги.

906037

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 добавоч ное сопротивление б ° Другим примером может служить плазмотрон, у которого наружный электрод выполнен цилиндрическим, а центральный электрод нецилнндрическим, например, эллиптическим.

Плазмотрон работает следующим образом.

Дуга, вращаясь в кольцевом межэлектродном зазоре под воздействием магнитного поля катушки 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 пов" торяется. В результате схема, изме.ряющая 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 62-10 П»» 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

Ф,„,н к минимальному с составляет 3. Из рассмотрения кривой 7 (фиг.2) видно, что и отношение максималь3D

1Î

4О

55 ного значения напряжения на дуге () д» к минимальному U „ имеет такое же значение. Прн проведении испытаний выбор величины 6 0 /P q a следовательно, и U /U ;< определяется конкретной конструкцией плазмотрона и характеристикой электропитающего устройства. Необходимо обеспечить такую величину с »» оч / (o чтобы амплитуда периодической кривой превышала амплитуду случайных пульсаций, которые всегда имеются в плэзмотроне.

Преимущества предложенного способа заключаются в следующем.

Для испытаний используют промышленный плазмотрон с незначительными доработками конструкции, которые не вносят в силовую часть никаких изменений, уменьшающих ее прочность, и не требуется создавать новых конст-рукций элементов плазмотрона. Кроме того, расширяется диапазон давлений, 1 при которых приведены испытания, так например, удалось провести измерение скорости вращения дуги при давлении в 10 Па и только ограни T чение по прочности конкретного плазмотрона не позволяет продвинуться еще дальше.

Формула из обрет ен и я

Способ измерения скорости вращения дуги в плазмотроне, содержащем центральный и наружный электроды, охваченные электромагнитной катушкой, включающий измерение электрических параметров дуги, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения измерения, центральный электрод 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 A.Ñ., Урюков Б.А. Прикладная динамика плазмы. M, Наука, 1975, 177-180.

2. Шаболтас А.С. Исследование скорости движения электрической дуги в разрядной камере плазмотрона. . Инженерно-физический журнал, т. 17, 1969, М 3, с. 570-574,