2018-03-09
113
3.1. Определение основных рабочих параметров плазмотрона
Для плазмотронов с внутренней дугой (классическая схема) рекомендуется следующий порядок действий:
1. Определяем РАСХОД ГАЗА, задаваясь КПД плазмотрона 
. Принимаем КПД в первом приближении на уровне: 0,5…0,6 для полной мощности до 10 кВт, 0,6…0,75 до 100 кВт, 0,75…0,9 более 100 кВт. Считаем полезную мощность на выходе из плазмотрона (если она не задана) 
. Затем при заданных значениях температуры и давления необходимо определить ЭНТАЛЬПИЮ плазмы h на выходе из плазмотрона, например, с помощью таблиц /8, 9/, программы "АСТРА-5" или других источников. Расход плазмообразующего вещества 
(1)
Строго говоря, в знаменателе формулы (1) должна быть разность энтальпий на входе и выходе из плазмотрона, т.е. 
, но начальной энтальпией газа на входе в плазмотрон 
можно пренебречь, т.к. 
.
2. Исходя из назначения плазмотрона, задаёмся напряжением источника электропитания 
, которое не должно превышать:
75 В – для сварки;
180 В – для резки ручной;
300 В – для резки машинной.
Для других применений напряжение ограничивается нормальным рядом напряжения источников: 250, 400, 450, 750, 1000, 1250, 1500 В и т.д.
Считаем напряжение на разряде плазмотрона 
, (2)
где 
= 0,6...0,8.
Ток разряда 
или 
. (3)
В некоторых случаях ограничение на величину тока разряда может быть связано с конструктивными особенностями и применяемыми материалами: не более 350 А для катодов из гафния и циркония, не более 1000 А для вольфрамовых торцевых катодов. Для больших токов следует применять другие технические решения, например, холодные трубчатые катоды.
Основные размеры элементов конструкции плазмотрона определяются, в зависимости от принятой схемы плазмотрона и типа используемых элементов.
3.2. Определение основных параметров и размеров разрядной камеры для плазмотрона с СУД
Принимается 
. (4)
Используем ВАХ самоустанавливающейся дуги из табл. 1.1, 1.2, 1.3 с учётом принятой схемы плазмотрона для определения диаметра d, при заданном рабочем вещества и давлении р, и ранее рассчитанных величин тока I, расхода газа G и напряжения U.
Например, для схемы с торцевым внутренним электродом, на воздухе, используем зависимость напряжения из табл. 1.1:
(5)
Из этого уравнения ВАХ СУД определяется диаметр канала d.
Для других рабочих газов и схем применяем соответствующие зависимости из табл. 1.1, 1.2, 1.3.
Среднюю напряженность электрического поля в столбе 
определяем из зависимостей таблицы 2.
Для воздуха определяется на начальном участке по зависимости 
, а на турбулентном - по формуле 
. (6)
В тех случаях, когда в зависимость для напряженности в табл. 2 не входит давлении р, средняя напряженность определяется при нормальном атмосферном давлении 
= 105 Па и для рабочего давления уточняется как 
по формуле приведенной там же.
