Источники питания для плазменных процессов. Часть 1

Плазма - это газ, состоящий из положительно и отрицательно заряженных частиц, общий заряд которых равен нулю, т. е. это четвертое состояние вещества. Для плазменной обработки металлов используется концентрированный источник нагрева - плазменная (сжатая) дуга или плазменная струя.

Устройство, обеспечивающее формирование таких источников тепла, называют плазмотроном, или плазменной горелкой. Несмотря на разнообразие конструкций плазмотронов, принцип действия их одинаков. Он основан на принудительном охлаждении и сжатии дуги соплом и потоком газа или жидкости.

Применяют два типа плазмотронов: с дугой прямого действия и с дугой косвенного действия. В обоих типах одним из электродов служит тугоплавкий стержень (в большинстве случаев вольфрамовый или гафниевый и подоб.

В плазмотронах с дугой прямого действия анодом является обрабатываемое изделие, сопло же электрически нейтрально и служит для сжатия и стабилизации столба дуги. Газ (плазмообразующий), поступающий в плазмотрон, через его корпус, а входит через канал сопла, нагревается и ионизируется. Наружный слой остается относительно холодным и образует электрическую и тепловую изоляцию между потоком плазмы и каналом сопла. Этим сопло предохраняется от разрушения. Кроме того, наружный слой газа охлаждает столб дуги, что приводит к его сжатию. Такой источник нагрева получил название сжатой дуги прямого действия, имеющей высокую температуру. Температура столба дуги (20000ºС) и кинетическая энергия плазмы используются для резки и сварки.

В плазмотронах с дугой косвенного действия дуга возбуждается между электродом и соплом (а не изделием). Анодное пятно обычно располагается на внутренней стенке канала сопла и перемещается по ней.

Плазмообразующий газ, проходя через столб дуги, нагревается, ионизируется и выходит из сопла плазмотрона в виде струи. Такой источник нагрева получил название плазменной струи.

В плазмотронах с дугой косвенного действия тепловая энергия передается от дуги к изделию лишь струей плазмы, нагреваемой в столбе. Такой источник нагрева применяется для обработки неэлектропроводных материалов, при металлизации.

В плазмотронах с дугой прямого действия в обрабатываемое изделие вводится еще тепло за счет электронного потока. КПД сжатой дуги выше, чем КПД плазменной струи.

Возбуждение дуги между электродом и изделием через канал сопла затруднено. Поэтому сначала возбуждается вспомогательная дуга между электродом и соплом; дуга питается от того же источника через токоограничительное сопротивление. После того как факел этой дуги коснется изделия, зажигается основная дуга. Подача плазмообразующего газа в плазмотрон может выполняться аксиально (осевая подача) - газ идет вдоль электрода, или тангенциально (вихревая подача) - газ двигается по спирали, омывая столб дуги вихревым потоком, независимо от типа плазмотрона.

Специализированные источники питания Сварочные работы Источники питания для плазменных процессов. Часть 2

Источники питания для плазменных процессов