Основные принципы действия | Плазмотроны | Плазменная технология

Плазмотроны

Основные принципы действия

Плазмотрон является основным элементом энергетической части плазменного оборудования. По способу получения электрического разряда плазмотроны делятся на дуговые и высокочастотные. В плазмотронах первого типа электрическая дуга постоянного или переменного тока ионизирует плазмообразующий газ. В индукционных плазмотронах ионизация плазмообразующего газа осуществляется под действием переменного высокочастотного поля индуктора.

В данной работе будут рассматриваться только дуговые плазмотроны постоянного тока, нашедшие наиболее широкое применение в промышленности. ВЧ-плазмотроны используются в основном в качестве высокотемпературных нагревателей газов для выращивания монокристаллов и при проведении исследований с применением газов, нагретых до высоких температур.

(Дуговые плазмотроны можно разделить на плазмотроны прямого и косвенного действия, а по составу плазмообразующего газа — на плазмотроны, работающие в инертных нейтральных и кислородсодержащих газах. По способу подачи плазмообразующего газа различают плазмотроны с тангенциальной и аксиальной подачей. В зависимости от условий эксплуатации дуговые плазмотроны могут работать на переменном и постоянном токе, причем в последнем случае применяются режимы прямой (минус источника питания на электроде плазмотрона) и обратной (плюс источника на электроде плазмотрона) полярности.

Принципиальные схемы дугового плазмотрона прямого и косвенного действия приведены на рис. 1. В плазмотроне прямого действия электрическая дуга горит между электродом и обрабатываемым изделием, а в плазмотроне косвенного действия — между электродом и соплом.


Рис. 1. Принципиальная схема дугового плазмотрона прямого (а) и косвенного (б) действия: 1 — изолятор; 2 — электрод; 3 — сопло; 4 — обрабатываемое изделие; 5 — электрическая дуга.

Дуговые плазмотроны косвенного действия нашли применение при обработке неэлектропроводных материалов для их напыления и сфероидизации, а также в качестве высокотемпературных нагревателей газа.

Плазмотроны различных конструкций имеют три основных элемента: электрод, сопло и изолятор, который разделяет находящиеся под разными электрическими потенциалами электрод и сопло. Рассмотрим эти элементы более подробно.