等离子弧压缩原理

2016-11-07 1863

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     电弧有两种形态,一是没有受到约束的自由电弧(敞开电弧)。二是受到约束的压缩电弧。电弧本身虽然是等离子体,但只有当电弧被压缩,成为具有更高温度的压缩电弧时,才称之为等离子体弧,简称等离子弧。

    一般利用等离子喷枪产生压缩电弧,图2-4为喷枪示意图,在阴极和水冷紫铜喷嘴之间,使气体电离形成电弧,电弧通过孔径较小的喷嘴孔道,使弧柱受到强行压缩而产生等离子弧。电弧受到压缩的原因,是在气流和水冷紫铜喷嘴这两个外因条件作用下,产生所谓热收缩效应、自磁压缩效应和机械压缩效应,促使电弧内部热电离过程的变化而实现的。
    a.热收缩效应  紫铜喷嘴具有良好的导电性和导热性,由予受到水冷,使孔道壁面温度很低,气休连续地流过孔道,靠近壁面的气流受到冷却,形成很薄的冷气流层(冷气壁),由于这一冷气壁温度低,电离度很低,几乎不能通过电流,迫使电弧电流往电离度高的中心部位流过,即使得电弧向中心部位压缩。显然对于孔道壁面的冷却效果,气体流量的大小及通过方式(旋流或直流)等,将影响热收缩效应的强弱。
    b.自磁压缩效应  电弧电流有一定流向,弧柱相当于一束电流方向相同的平行导体,每根通电导体在其周围产生磁场,在磁场作用下每根导体受到的电磁力都是指向这一束导体的中心,这就使电弧弧柱在自身磁场产生的电磁力的作用下,受到一个指向弧柱轴心的压缩力,从而使电弧受到压缩。
    c.机械压缩效应  在等离子弧弧柱周围的冷气壁,是依附在喷嘴孔道壁面上,因此喷嘴孔径大小就基本确定了环形冷气壁的直径,也就相应确定了等离子弧弧柱的粗细,这是通过机械的几何尺寸对电弧进行强行压缩。显然,喷嘴孔径越小,孔道越长,对电弧压缩愈甚。