Контакты

Экспериментальное исследование источников питания для реализации электролитно-плазменного процесса.

.

УДК  621.357.1

 

Экспериментальное исследование источников питания для реализации электролитно-плазменного процесса.

 

Д. Г. Мызников, С. В. Янченко, С. Н. Костенко

НПО «Энергия плюс»

 

При погружении в электролит электродов существенно разной площади и подаче на них напряжения сначала происходит «классический» электролиз с выделением газов, подчиняющийся законам Фарадея. Повышение напряжения до некоторого значения приводит к бурному  газовыделению в районе электрода с меньшей площадью (активного электрода), а потребляемый ток  снижается.  При дальнейшем увеличении напряжения вокруг активного электрода образуется светящаяся плазменная оболочка,  через которую течет стационарный электрический ток, то есть происходит электрический разряд. В этом режиме пузырьковое кипение жидкости переходит в пленочное [1]. При определенных параметрах процесс электролиза сильно замедляется, а процесс нагрева раствора значительно усиливается и его энергетическая эффективность резко повышается.   Для  обеспечения этих параметров необходим специальный источник питания.

 

В работе поставлена задача исследования режимов работы и схем источников питания для нагрева электролита при пропускании через него электрического тока высокой плотности. Рассматриваются два способа получения электрических импульсов для питания установки  – первый с использованием дросселя и второй с помощью специально разработанного электронного генератора импульсов.

 

Экспериментальная установка представляла собой реактор в виде металлической емкости, служащей анодом, в которую был установлен катод малой площади, изолированный от корпуса керамическим изолятором. Для отвода тепла из зоны горения плазмы через емкость с помощью циркуляционного насоса прокачивался электролит. Электроды были выполнены из стали 12Х18Н9Т. В качестве электролита использовался водный раствор кальцинированной соды.

 

В первой серии опытов использовался дроссельный источник питания, схема которого представлена на рис.1. С автотрансформатора АТР необходимое напряжение подается на диодный мост Д. После выпрямления положительный полюс подключается к корпусу реактора, а отрицательный полюс через дроссель ДР подключается к катоду.

 

 

~220В

АТР

ДР

реактор

Д

 

Рис.1.  Схема дроссельного источника питания

 

Основным преимуществом такого источника питания является его простота. К недостаткам следует отнести интенсивный нагрев  дросселя при токах больше 2 А, невозможность регулировки частоты и скважности импульсов, а также необходимость изолировать корпус реактора от «0» электрической сети.

При работе от такого источника до температуры электролита 40 – 45 °С наблюдалась нестабильность образования плазмы. При температуре более 50°С горение плазмы было стабильным, но весьма шумным. Осциллограмма напряжения дроссельногоисточника питания представлена на рис.2. Частота следования импульсов составляла 100 Гц.oscilogramma

 

Во второй серия опытов использовался электронный генератор импульсов с транзисторным ключом, схема которого приведена на рис.4,  позволяющий регулировать частоту в пределах 30 – 800 Гц и скважность импульсов в пределах 0,1 – 5 ms и обеспечивающий стабильность  этих параметров при любой температуре.  Таким образом, такой источник питания дает возможность  подобрать оптимальные параметры импульсов и в полной мере реализовать преимущества электролитно-плазменного процесса. Использование одного полупериода, но с удвоением напряжения позволяет соединить корпус реактора с нулевым проводом сети и обеспечить большую электробезопасность.

 

Генератор импульсов

С1

реактор

Т1

Д1

Д2

220В

Рис.4. Источник питания с электронным генератором импульсов.

 

Получены параметры электролитно-плазменного процесса, оптимизированные для нагрева жидкости при помощи данной схемы, несколько отличные от указанных в работе [2] из-за конструктивных особенностей используемого реактора.

 

 

Выводы.  Для полной реализации преимуществ нагрева жидкости с помощью электролитно-плазменного процесса необходимо использовать источник питания с электронным генератором импульсов, поддерживающий необходимый режим работы, стабильные параметры процесса и обеспечивающий необходимую электробезопасность установки.

 

Литература

 

  1. Плеханов Г. В. Исследование вольт-амперной характеристики электролитно-плазменного разряда. Научно-техническая конференция студентов и аспирантов: тезисы докладов. Рубцовск, 1998, с.88-89.
  2. Бебко Д.А. Параметры источника питания водоэлектрического теплогенератора для отопления птичников. Автореферат диссертации на соискание ученой степени

      кандидата технических наук. КубГАУ. 2005

  1. Канарев Ф.М. Предплазменный нагрев воды.  2009

 

УДК  621.357.1

 

Экспериментальное исследование источников питания для реализации электролитно-плазменного процесса.

 

Д. Г. Мызников, С. В. Янченко, С. Н. Костенко

НПО «Энергия плюс»

 

При погружении в электролит электродов существенно разной площади и подаче на них напряжения сначала происходит «классический» электролиз с выделением газов, подчиняющийся законам Фарадея. Повышение напряжения до некоторого значения приводит к бурному  газовыделению в районе электрода с меньшей площадью (активного электрода), а потребляемый ток  снижается.  При дальнейшем увеличении напряжения вокруг активного электрода образуется светящаяся плазменная оболочка,  через которую течет стационарный электрический ток, то есть происходит электрический разряд. В этом режиме пузырьковое кипение жидкости переходит в пленочное [1]. При определенных параметрах процесс электролиза сильно замедляется, а процесс нагрева раствора значительно усиливается и его энергетическая эффективность резко повышается.   Для  обеспечения этих параметров необходим специальный источник питания.

 

В работе поставлена задача исследования режимов работы и схем источников питания для нагрева электролита при пропускании через него электрического тока высокой плотности. Рассматриваются два способа получения электрических импульсов для питания установки  – первый с использованием дросселя и второй с помощью специально разработанного электронного генератора импульсов.

 

Экспериментальная установка представляла собой реактор в виде металлической емкости, служащей анодом, в которую был установлен катод малой площади, изолированный от корпуса керамическим изолятором. Для отвода тепла из зоны горения плазмы через емкость с помощью циркуляционного насоса прокачивался электролит. Электроды были выполнены из стали 12Х18Н9Т. В качестве электролита использовался водный раствор кальцинированной соды.

 

В первой серии опытов использовался дроссельный источник питания, схема которого представлена на рис.1. С автотрансформатора АТР необходимое напряжение подается на диодный мост Д. После выпрямления положительный полюс подключается к корпусу реактора, а отрицательный полюс через дроссель ДР подключается к катоду.

 

 

~220В

АТР

ДР

реактор

Д

 

Рис.1.  Схема дроссельного источника питания

 

Основным преимуществом такого источника питания является его простота. К недостаткам следует отнести интенсивный нагрев  дросселя при токах больше 2 А, невозможность регулировки частоты и скважности импульсов, а также необходимость изолировать корпус реактора от «0» электрической сети.

При работе от такого источника до температуры электролита 40 – 45 °С наблюдалась нестабильность образования плазмы. При температуре более 50°С горение плазмы было стабильным, но весьма шумным. Осциллограмма напряжения дроссельного источника питания представлена на рис.2. Частота следования импульсов составляла 100 Гц.

 

 

    

 

Рис.2. Осциллограмма напряжения  на                Рис.3. Осциллограмма напряжения на

катоде от дроссельного источника                          катоде от электронного генератора

питания            .                                                                      импульсов.

 

Во второй серия опытов использовался электронный генератор импульсов с транзисторным ключом, схема которого приведена на рис.4,  позволяющий регулировать частоту в пределах 30 – 800 Гц и скважность импульсов в пределах 0,1 – 5 ms и обеспечивающий стабильность  этих параметров при любой температуре.  Таким образом, такой источник питания дает возможность  подобрать оптимальные параметры импульсов и в полной мере реализовать преимущества электролитно-плазменного процесса. Использование одного полупериода, но с удвоением напряжения позволяет соединить корпус реактора с нулевым проводом сети и обеспечить большую электробезопасность.

 

Генератор импульсов

С1

реактор

Т1

Д1

Д2

220В

Рис.4. Источник питания с электронным генератором импульсов.

 

Получены параметры электролитно-плазменного процесса, оптимизированные для нагрева жидкости при помощи данной схемы, несколько отличные от указанных в работе [2] из-за конструктивных особенностей используемого реактора.

 

 

Выводы.  Для полной реализации преимуществ нагрева жидкости с помощью электролитно-плазменного процесса необходимо использовать источник питания с электронным генератором импульсов, поддерживающий необходимый режим работы, стабильные параметры процесса и обеспечивающий необходимую электробезопасность установки.

 

Литература

 

  1. Плеханов Г. В. Исследование вольт-амперной характеристики электролитно-плазменного разряда. Научно-техническая конференция студентов и аспирантов: тезисы докладов. Рубцовск, 1998, с.88-89.
  2. Бебко Д.А. Параметры источника питания водоэлектрического теплогенератора для отопления птичников. Автореферат диссертации на соискание ученой степени

      кандидата технических наук. КубГАУ. 2005

  1. Канарев Ф.М. Предплазменный нагрев воды.  2009

 

31.05.2013
наверх