Способ измерения скорости вращения дуги в плазматроне

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 26,03,79 (21) 2741098/18-25 1 М К,зН 05 В 7/00 Н 05 Н 1/00 с присоединением заявки Йо(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 1502.82. Бюллетень М 9 бДата опубликования описания 150282(088.8) вител ОВ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯДУГИ В ПЛАЗМОТРОНЕ экспериможет быти аэродин ч тро- ескольИзобретение относится кментальной аэродинамике и ь использовано при проведени а мических испытаний.Для подогрева газа в аэродинамических трубах и плазмохимической тех нологии применяют плазмотроны, содержащие центральный и наружный электроды, охваченные электромагнитной катушкой. Одной из важнейших характеристик таких плазмотронов являе=ся скорость вращения дуги в коль цевом 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 ерез окна в корпусе плазмотрона 111Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ измерения скорости вращения дуги, включающий измерение электрических параметров дуги. Для реализации этого способа один из элек дов плазмотрона выполняют из н 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 вращения 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 крашения луги.5 1 О 15 20 25 ЭО 35 4 О 45 50 55 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 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 Па 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",а к минимальному б составляет 3. Из рассмотрения кривой 7 (фиг.2) видно, что и отношение максимального значения напряжения на дугеааЧ к минимальному П имеет такоеже значение. Прн проведении испытаний выбор величины баох/УтРследовательно, и юах/ц; определяется конкретной конструкцией плазмотрона и характеристикой электропитающего устройства. Необходимообеспечить такую величину Уаач /бЪ;а,чтобы амплитуда периодической кривойпревышала амплитуду случайных пульсаций, которые всегда имеются вплэзмотроне.Преимущества предложенного способа заключаются в следующем,Для испытаний используют промышленный плазмотрон с незначительнымидоработками конструкции, которые невносят в силовую часть никаких изменений, уменьшающих ее прочность, ине требуется создавать новых конструкций элементов плазмотрона. Крометого, расширяется диапазон давлений,1при которых приведены испытания,так например, удалось провести измерение скорости вращения дуги придавлении в 10 Па и только ограниччение по прочности конкретного плазмотрона не позволяет продвинутьсяеще дальше. Формула изобретения Способ измерения скорости вращения дуги в плазмотроне, содержащемцентральный и наружный электроды,охваченные электромагнитной катушкой, включающий измерение электричес"ких параметров дуги, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения измерения, центральный электродустанавливают относительно наружногос переменным зазором, измеряют мгновенное значение напряжения дугии по периоду колебаний напряженияопределяют скорость вращения дуги.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Жуков М.ф., Коротеев А,С.,Урюков Б.А. Прикладная динамикаплазмы. М , фНаука, 1975, 177-180.2. Шаболтас А.С, Исследованиескорости движения электрической дуги в разрядной камере плазмотронаИнженерно-физический журналф,17, 1969, 9 3, с. 570-574,