ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Будет проведено экспериментальное и расчетно-теоретическое исследование динамики формы и движения дуги в плотной атмосфере во внешнем поле магнитов, ориентированном по (или против) направления собственного магнитного поля невозмущенного внешним полем разряда. Будут определены критерии стабильности одиночного разряда при наличии внешнего магнитного поля и изучено его влияние на процессы контракции и расслоения дугового столба, на размеры и скорости перемещения его опорных пятен, динамику электродных струй из этих пятен и процессы эрозии. Существенное внимание будет уделено визуализации разрядных процессов с помощью обработки проекций изображений высокоскоростной видеосъемки, одновременно полученных в различных плоскостях, и оценке геометрических, механических и электрофизических параметров дугового столба.
Экспериментально решена задача о взаимодействии дугового разряда в воздушной среде атмосферного давления (стержневые электроды которого ориентированы как вертикально, так и горизонтально) с внешним квазиазимутальном магнитным полем. Проведен сравнительный анализ воздействия тангенциального внешнего магнитного поля и традиционного аксиального на протяженный (вплоть до 100 мм) сильноточный (до 600 А) дуговой разряд. В проведенных экспериментах визуально прослежена структура распределения электрического тока протяженного сильноточного дугового разряда в воздушной атмосфере при наличии внешнего магнитного поля. Уточнены данные о границах устойчивости и параметрах вертикального разряда во внешнем квазиазимутальном магнитном поле. Получены данные о влиянии пространственной ориентации разряда на его взаимодействие с магнитным полем. Получены сравнительные данные о стабилизации разряда тангенциальным и аксиальным магнитными полями (продолжительность, электрическое сопротивление, форма столба и динамика опорных пятен). Получены данные об устойчивости протяженного (до 150 мм) дугового разряда в аксиальном магнитном поле и выявлены режимы возникновения винтовой неустойчивости с ростом величины внешнего магнитного поля и разрядного промежутка, которые не наблюдаются в отсутствии этого поля. Полученные результаты могут быть использованы при разработке и модернизации устройств, предназначенных для стабилизации и гашения (выключения, прерывания) протяженных сильноточных дуговых разрядов.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 3 марта 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Взаимодействие электродуговых разрядов с внешним магнитным полем |
Результаты этапа: Проведено проектирование и изготовление пилотной стендовой установки для исследования способов стабилизации и дестабилизации разряда, связанных с наложением внешнего магнитного поля на основе системы линейных токов, включенных последовательно с разрядом. Изготовлена и отлажена магнитная система для создания внешнего магнитного поля, ориентированного либо по направлению магнитного поля, порождаемого собственным током изначально невозмущенного столба дуги, либо против него. С такой магнитной системой проведена первая серия экспериментов (около 20), основанных на диагностике и анализе осциллограмм тока и напряжения на разрядном промежутке и на визуализации разрядных процессов при скоростной видеосъемке (1200 - 24000 к/с, экспозиция 1 - 25 мкс). Проведено экспериментальное исследование динамики формы и движения дуги в плотной атмосфере в наложенном магнитном поле. Эксперименты проведены для разрядов между стержневыми графитовыми электродами при токах до 400 А и межэлектродных промежутках до 5 см. В частности, приведены примеры, как стабилизирующего, так и дестабилизирующего воздействия внешнего магнитного поля на разряд в зависимости от его конфигурации. Получены статистические функции распределения электрического сопротивления и мощности дуги различных режимов воздействия магнитного поля на разряд. Их анализ показал стабилизирующее воздействие на разряд обжимающего его внешнего магнитного поля и дестабилизирующее (вплоть до гашения) – при растягивающем воздействии наложенного поля. Получены первые данные о влиянии конфигурации и величины внешнего магнитного поля на движение и форму дугового столба, размеры и скорости перемещения его опорных пятен и электродных струй-факелов. | ||
2 | 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Взаимодействие электродуговых разрядов с внешним магнитным полем |
Результаты этапа: С помощью модернизированной магнитной системы проведены экспериментальные исследования воздействия внешнего (преимущественно тангенциального) магнитного поля на устойчивость электродугового разряда между стержневыми графитовыми электродами в открытой воздушной атмосфере. Для наложения на опирающийся на соосные электроды локализованный в заданном объеме электродуговой разряд ранее применялась магнитная система из линейных токов параллельных оси разряда. Эта система удалена на некоторое расстояние от дугового канала и генерирует тангенциальные магнитные поля. К сожалению, коммутация линейных генераторов магнитных полей источником питания была расположена так, что могла искажать тангенциальные магнитные поля вблизи периферии разряда. Модернизированная экспериментальная установка с магнитной системой конструктивно обеспечивает более однородный ввод тока в электроды, упорядочение привязки дуги к аноду и возможность изменять расстояния между осью разряда и осями стержней, создающих вокруг себя (протекающими по ним токами) магнитное поле; практически снимает влияние концевых эффектов на топологию магнитного поля в межэлектродном промежутке. Рассмотрены варианты электропитания магнитной системы как общей с разрядом, так и от независимого источника. Экспериментальные исследования были основаны на диагностике и анализе осциллограмм тока и напряжения на разрядном промежутке и на визуализации разрядных процессов. Проводилась скоростная видеосъемка, синхронизованная с записью осциллограмм. Межэлектродное расстояние (lмэ) варьировалось в пределах 1 – 100 мм. Диапазоны разрядных токов (I) и токов магнитной системы (Im) расширены до 1.2 кА. Число линейных токов в магнитной системе варьировалось в пределах: N = 1 – 6. В результате анализа данных, полученных в проведенных экспериментах, показано, что границы устойчивости разряда существенно зависят от величины и направления токов разряда и магнитной системы, межэлектродного расстояния и радиуса магнитной «клетки» (R = 40-50 мм) и числа линейных токов. Уточнены данные о влиянии внешнего магнитного поля на движение дугового столба, размеры и скорости перемещения его опорных пятен и динамику струй из них. Экспериментально показано, что при независимом электропитании магнитной системы, создающей магнитное поле, воздействующее на токовый канал, c увеличением параметра d = Im/I (магнитного фактора) существуют нижняя (d-) и верхняя (d+) границы устойчивости: d- ~ 1, d+ ~ 3. Прослежено влияние внешнего магнитного поля на стабилизацию движения и пространственной формы столба дуги и приэлектродных шнуров. Отмечено, что для управления движением пятен нужны более сильные поля, чем для управления дуговым столбом. Рассмотрены режимы разряда с круговым движением опорного анодного пятна по торцевой поверхности электрода. Показано, что анодные пятна электрических дуг атмосферного давления на графитовых электродах неоднородны. Наложение тангенциального внешнего магнитного поля, обжимающего разряд, эти неоднородности существенно сглаживает. | ||
3 | 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Взаимодействие электродуговых разрядов с внешним магнитным полем |
Результаты этапа: Экспериментально решена задача о взаимодействии ориентированного как вертикально, так и горизонтально, дугового разряда с внешним квази тангенциальным магнитным полем. Проведен сравнительный анализ воздействия на протяженный (вплоть до 150 мм) сильноточный (до 700 А) дуговой разряд тангенциального внешнего магнитного поля и традиционного аксиального. В проведенных экспериментах визуально прослежена картина распределения электрического тока в различных режимах (стабильных и нестабильных) протяженного сильноточного дугового разряда в воздушной атмосфере при наличии внешнего магнитного поля. Картины магнитных полей предложено воспроизводить по формулам Био-Савара. Уточнены данные о границах устойчивости и параметрах вертикального разряда во внешнем магнитном поле и получены данные о влиянии пространственной ориентации разряда на его взаимодействие с магнитным полем. Получены сравнительные данные о стабилизации разряда тангенциальным и аксиальным магнитными полями (продолжительность, электрическое сопротивление, форма столба и динамика опорных пятен). |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".