Высокочастотные разряды в электротермии - Дашкевич И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Схема плазменной установки для получения сферических частиц изображена на рис. 20. Материал, подлежащий сфероидизации, в виде порошка или проволоки поступает в плазматрон 1 из подающего устройства 9. Частицы материала расплавляются п приобретают сферическую форму в плазменном факеле 2. Под млинишм силы тяжести сфероидизированные частицы надают
М
вниз. Пролетая через холодильник 5, они затвердевают и собираются в приемном устройстве 6. Индуктор 3 плазматрона получает питание от высокочастотного генератора 8. Первоначальное возбуждение разряда осуществляется с помощью поджигающего устройства 4, работающего по принципу трансформатора Тесла. Плазмообразующий газ необходимого состава поступает в плазматрон из баллонов 13. Понижение давления осуществляется газовыми редукторами 12 обычного типа. Краны 11 служат для регулирования расхода газа, контроль расхода которого производится с помощью ротаметров 10. Установка может работать с плазмообразующим газом строго заданного состава, с этой целью все узлы герметизированы. Предварительная откачка системы производится вакуумным насосом 7, затем система заполняется газом из баллонов. При необходимости в такой установке может быть осуществлена замкнутая циркуляция газа.
HI. ТЛЕЮЩММ И КОРОННЫМ РАЗРЯДЫ
Из числа высокочастотных электрических разрядов, наряду с индукционным, нашли практическое применение еще два вида разрядов — тлеющий и коронный. Хотя эти разряды известны и изучены уже давно, применение для них источников тока высокой частоты открывает новые эффективные области использования. Мы рассмотрим особенности этих разрядов и расскажем об их применении.
8. ПОЛУЧЕНИЕ ТЛЕЮЩЕГО
И КОРОННОГО РАЗРЯДОВ
Тлеющий разряд—’Эго самостоятельный электрический разряд в газе с холодными электродами при давлении от
0,1 до 1 мм рт. ст. [б]. Самостоятельным разрядом называется разряд, не зависящий от посторонних источников ионизации. Один из электродов в тлеющем разряде испускает электроны вследствие бомбардировки его поверхности ионами и световыми квантами, образующимися в газе. Тепловые явления в тлеющем разряде либо вообще отсутствуют, либо не являются необходимым условием существования разряда.
Тлеющий разряд возникает в замкнутом сосуде при пониженном давлении газа в пространстве между двумя электродами, один из которых (катод) соединен с отрицательным полюсом источника питания, а другой (анод)—с положительным. Разряд имеет характерную структуру в виде чередующихся светящихся участков различного цвета, протяженности и интенсивности свечения. К катоду примыкают катодные части разряда, затем
35
следует положительным столб, у анода располагается анодная область. Тлеющий разряд получил свое название от светящейся области, появляющейся вблизи катода. Характерной чертой разряда является большая величина падения электрического потенциала вблизи катода, составляющая величину 100—400 В в зависимости от рода газа и материала катода. Место тлеющего разряда среди других типов разрядов можно видеть из рис. 21, на котором изображена волът-ампериая характеристика разряда при давлении 1 мм рт. ст. В диапазоне токов 10~4—10“' А наблюдается нормальный тлеющий разряд, вольт-амперная характеристика которого изображается прямой, параллельной оси абсцисс. Следовательно, в тлеющем разряде напряжение между электродами не зависит от силы тока.
Основные процессы, обеспечивающие самостоятельный разряд, происходят в катодных частях и на самом катоде. В этих частях преобладает направленное движение заряженных частиц — электронов и ионов. Положительный столб представляет собой
Рис. 21. Вольт-амиерная характери стика различных видов разряда
газоразрядную неизотермическую плазму, в которой преобладает хаотическое движение зарядов. Положительный столб не является существенной частью разряда; последний может существовать и без положительного столба.
Описанная картина существенно не изменится, если питание тлеющего разряда производить от источника переменного тока высокой частоты. Эго справедливо в том случае, если изменение внешнего напряжения, приложенного к разрядному промежутку, происходит достаточно медленно, т. е. за время, большее по сравнению с временем образования новых электронов и ионов в газе. При соблюдении этого условия картина будет соответствовать разряду на постоянном токе. Обычно применяемые частоты таковы, что период изменения напряжения имеет величину около Ю-4 с; время же образования новых частиц, зависящее от давления в газе, имеет порядок 10~7 с [22].
Таким образом, картина явлений в тлеющем разряде при питании от источника тока высокой частоты практически не изменилась по сравнению со случаем питания постоянным током. Г**М иг менее использование тока высокой частоты имеет здесь ыц'чмг'иниьи! преимущества. Основным из них является высокая
U0
стабильность тлеющего разряда. Это свойство позволяет исполь* зовать электроды с большой поверхностью, следовательно, получать тлеющий разряд большого объема без опасения перехода его в дуговой разряд, что может наблюдаться в случае постоянного то ха. Возможность получения стабильного тлеющего разряда в большом объеме имеет важное практическое значение.
