Индукционный плазмотрон Опции

[Antondan]

Добрый день,
Планируем изготовить индукционный плазмотрон на основе генератора мощностью 20-40 кВт и частотой 440 кГц.
Плазмотрон нужен атмосферного давления, плазмообразующий газ - воздух или водяной пар.
Нужен совет по конструкции такого плазмотрона. Может у кого-то есть опыт в разработке и эксплуатации таких плазмотронов.

[khach]

А какого типа плазмотрон? Атмосферный или ваккумный? Тип газа, давление, форма струи на выходе итд. Судя по мощности-резак. Если гуглить icp plasma torch можно много интересного найти. ICP больше применяются как аналитический инструмент, когда недопустимо попадание материала электрода в плазму. Встречал вроде вариант для плазменного напыления порошка, но это огромная конструкция по сравнению с дуговой плазменной горелкой.
Вы батарею конденсаторов резонансного контура собираетесь около плазмотрона распологать или тащить полную колебательную мощность кабелями?
PS 440 кгц какая-то странная частота для ICP выбрана. Обычно используется 13.6 Мгц.

[raptor]

Атмосферный или ваккумный?

написано же, атмосферного давления.

Вы батарею конденсаторов резонансного контура собираетесь около плазмотрона распологать или тащить полную колебательную мощность кабелями?

а до этого ещё дойти надо и это далеко не проблема.

[khach]

Дык а для чего предназначет сей плазматрон? Аналитика (это вряд ли судя по заявленной мощности). Синтез порошков в плазме (тоже маловероятно), плазмохимическое травление (но тогда не атмосфера). Дальше теряюсь в догадках. Если резак все таки, то как выдувать факел планируется? Пневматика или магнитное дутье. А то последнее без сверхпроводящих магнитов вряд ли реализуемо. А пневматика с ICP не даст нужной для резки плотности энергии.

[raptor]

в таком диапазоне мощностей в основном плазмохимия.

[Antondan]

Планируется применение и для плазмохимии и в качестве источника нагрева для получения водорода. Сейчас работаем на СВЧ плазмотроне и хотим сравнить эффективность с индукционным.
Частота выбрана из производственных соображений. Знаю что обычно используется частота 1,86 МГц по-моему, но завод выпускает генераторы стандартные с частотой 66 кГц и мощности до мегаватт. На этой частоте пока не получилось. Сейчас делают источник на 440 кГц, но пока не получается с управлением.
До плазмотрона ещё не дошло.
В генераторе есть выносной нагревательный блок с индуктором. Он небольшого размера и плазмотрон будет подключаться к нему.

[khach]

Не будет атмосферная плазма при 440 кгц гореть вообще- время деионизации единицы мкс или даже меньше. Или нужен независимый источник поджига на каждый период частоты накачки. НУ и посчитайте потенциал ударной ионизации, какой градиент поля нужен.
Вот в глубоком вакууме на некоторых газовых смесях 440 кгц применимо, т.к там деионизация длится десятки-сотни мкс и к следующему периоду ВЧ еще сохраняется достаточное количество заряженых ионов и электронов чтобы снова накачать разярд.

[Antondan]

Не будет атмосферная плазма при 440 кгц гореть вообще- время деионизации единицы мкс или даже меньше. Или нужен независимый источник поджига на каждый период частоты накачки. НУ и посчитайте потенциал ударной ионизации, какой градиент поля нужен.
Вот в глубоком вакууме на некоторых газовых смесях 440 кгц применимо, т.к там деионизация длится десятки-сотни мкс и к следующему периоду ВЧ еще сохраняется достаточное количество заряженых ионов и электронов чтобы снова накачать разярд.

Возможно. Будем пробовать- сейчас задача подобрать конструкцию.
Плазма в форвакууме сейчас технологически не интересна.

[chistyakov1971]

Не будет атмосферная плазма при 440 кгц гореть вообще- время деионизации единицы мкс или даже меньше.

А как же тогда плазмотроны так сказать "трансформаторного типа" (я бы назвал их немного по другому) ?
Они работают на частотах в районе 10 кГц..... удержание шнура плазмы вихрем....

С точки зрения электротехнии разницы нет: то ли у Вас плазма вторичная обмотка трансформатора с сердечником или вторичная обмотка воздушного трансформатора

Сообщение отредактировал chistyakov1971 - Jan 7 2016, 20:28

[khach]

А как же тогда плазмотроны так сказать "трансформаторного типа" (я бы назвал их немного по другому) ?
Они работают на частотах в районе 10 кГц..... удержание шнура плазмы вихрем....

Англоязычный термин можно или пример конструкции "трансформаторного типа". А то боюсь непонимания. Если я правильно понял, о чем речь- то в этом плазмотроне используется встроенный ВЧ трансформатор без выпрямителя. Соответсвенно имеем электродную систему (симметричную скорее всего) на которой появляется дуговой разряд каждый полупериод ВЧ. Имеем раскаленные электроды (как и в разряде постоянного тока), которые служат источником электронов для зажигания дуги на каждый период накачки. Ну и соотношение витков там скорее всего не 1 к 1, т.е имеем достаточно высоковольтный разряд.

[chistyakov1971]

Институт теплофизики СО РАН
ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПЛАЗМОТРОН – ПЛАЗМОХИМИЧЕСКИЙ
РЕАКТОР
Разработан безэлектродный плазмотрон трансформаторного типа, атмосферного давления,
предназначенный для проведения плазмохимических реакций синтеза порошков оксидов,
нитридов, карбидов, в том числе и нанодисперсных порошков......
http://chglib.icp.ac.ru/subjex/2013/pdf02/...10-48(2)175.pdf

Какая система электродов?!
Здесь идет речь об индукционной накачке - в этом весь смысл - чистота плазмы

У меня сейчас практически аналогичная задача, только факельный индукционный, снизить частоту до минимума.
В литературе встречается - рабочие частоты с 6 кГц!

[raptor]

khach, сразу видно, что вы даже близко не разбираетесь в данной теме.

Трансформаторный плазмотрон хорош тем, что можно использовать источники питания с низкой частотой, но при кажущейся простота он конструктивно сложнее: металлические (определённые сплавы) секции с водяным охлаждением, герметичные стыки с диэлектрическими вставками, катушки с магнитопроводом (масса несколько кг), система поджига при пониженном давлении, узел ввода и стабилизации газа и т. д. При этом в описаниях (статьи, патенты) опущен ряд тонкостей, без которых данный плазмотрон будет работать или очень мало или очень плохо. Даже на сайте института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН http://www.itp.nsc.ru/ есть статья с такими данными: «Трансформаторный плазмотрон мощностью 50 кВт стоит 6—7 млн. руб.» и это ещё устаревшие данные.

Я не один раз сталкивался с трансформаторными плазмотронами и знаю о чём говорю. Последний вариант был на 15 кВт, с возможностью наращивания мощности. Сейчас по моим идеям делают принципиально новый вариант, который не имеет аналогов. Я отвечаю лишь за свою часть.

У меня сейчас практически аналогичная задача, только факельный индукционный, снизить частоту до минимума.

вы сами себе противоречите. Факельный разряд и индукционный совершенно разные типы разрядов. Факельный имеет высокую частоту и снижая частоту вы добьётесь его прекращения. Есть достаточно простые конструкции факельных СВЧ-плазмотронов, которые можно изготовить самостоятельно.

Сообщение отредактировал raptor - Jan 8 2016, 10:17

[khach]

khach, сразу видно, что вы даже близко не разбираетесь в данной теме.

Близко-далеко- в плазме понятие относительное. Плотно сижу в ICR источниках для плазмохимического травления и плазменных источниках атомарных пучков.
Вы первый пост темы читали?

Плазмотрон нужен атмосферного давления, плазмообразующий газ - воздух или водяной пар.

Атмосферный, на воздухе или воде, Карл ©
Я не отрицаю, что аргонный (и на некоторых других газах или смесях) индукционный плазмотрон можно зажечь под вакуумом и плясками с шамансикм бубном дойти до атмосферы при уже установившемся разряде. Но на воздухе или воде?

[raptor]

Вы первый пост темы читали?

читал и могу сказать вам следующее, что ваши утверждения о невозможности плазменного разряда при частоте 440 кГц при атмосферном давлении, о необходимости поджига в каждом полупериоде и т. п. говорят о том, что вы в данной теме не разбираетесь.

Я не отрицаю, что аргонный (и на некоторых других газах или смесях) индукционный плазмотрон можно зажечь под вакуумом и плясками с шамансикм бубном дойти до атмосферы при уже установившемся разряде. Но на воздухе или воде?

какая разница. В трансформаторном плазмотроне возможен устойчивый разряд атмосферного или повышенного давления на воздухе или с добавкой водяного пара. При этом частота может быть ниже 440 кГц в несколько раз.

На месте автора я бы сделал ВЧ-плазмотрон на частоте 13,56 МГц и с определённой системой стабилизации газа, что значительно упростит конструкцию плазмотрона и уменьшит его габариты. Трансформаторный плазмотрон в этом плане сильно проигрывает и не только в этом.

[chistyakov1971]

Факельный разряд и индукционный совершенно разные типы разрядов. Факельный имеет высокую частоту и снижая частоту вы добьётесь его прекращения. Есть достаточно простые конструкции факельных СВЧ-плазмотронов, которые можно изготовить самостоятельно.

Разряд один и тот же, просто сердечник повышает КПД и потокосцепление, что позволяет снизить частоту.
Здесь ничего нового нет, все это пройдено в электротехнике на заре.....просто физики видимо или как всегда не в курсе и подобные решения в других отраслях используются очень часто....

Так же в "трансформаторном" плазмотроне СО РАН мне не нравится, что используется только "маленький кусок" плазменного шнура....остальное бесплатное приложение.
Я только за одно название "трансформаторный плазмотрон" не давал бы премии, звания и награды этим "открывателям чуда", а лишил всех титулов и на пушечный выстрел больше не пускал в науку - этих бездарей.
===========
А Вы за какой фронт работы отвечаете?

Сообщение отредактировал chistyakov1971 - Jan 8 2016, 18:57