Особливості розрахунку вчі-плазмотронів

Як було показано вище, розрахунок характеристик ВЧІ-плазмотронів має ряд особливостей, що обумовлені як властивостями самого індукційного розряду, так і необхідністю визначення електричних параметрів системи індуктор-плазма. Саме тому поряд із початковими даними, що характеризують режим роботи ВЧІ-плазмотрона, у даному випадку важливим стає питання вибору частоти струму.

Для подальшого розглядання особливостей розахунку ВЧІ-плазмотрона приведемо його розрахункову схему (рисунок 3.1). 5].

1 — циліндричний корпус; 2 — індуктор; 3 — подача газу; 4 — пристрій для подавання нагріваного матеріалу; D_p — діаметр плазми (розряду); D_k — діаметр розрядного каналу; D_u — внутрішній діаметр індуктора; H_п — довжина плазмотрону; H_a — довжина індуктора.

Рисунок 3.1 — Розрахункова схема ВЧІ-плазмотрона

Розрахунок електричних параметрів системи індуктор-плазма

Глубина проникнення струму у матеріал індуктора визначається за формулою:

(3.1).

де — магнітна постійна;

— питома електрична провідність матеріалу індуктора;

— частота струму.

Глубина проникнення струму у плазму визначається за формулою:

(3.2).

де — питома електрична провідність плазми.

Для подальших розрахунків необхідно ввести наступні постійні:

— відносна координата :

(3.3).

де — діаметр розряду;

— коефіцієнт опору:

де — товщина стінки індуктора;

— коефіцієнт заповнення:

(3.5).

де — довжина витка індуктора;

— число витків індуктора;

— довжина індуктора.

Надалі розрахуємо активні опори індуктора та плазми:

— активний опір плазми:

(3.6).

де — коефіцієнт, що залежить від відносної координати. Визначається за таблицею (див. додаток А);

— активний опір індуктора:

(3.7).

де — внутрішній діаметр індуктора.

Розрахуємо реактивні опори:

— внутрішній реактивний опір плазми:

(3.8).

де — коефіцієнт, що залежить від відносної координати. Визначається за таблицею (див. додаток А);

— еквівалентний реактивний опір індуктора:

(3.9).

де — внутрішній реактивний опір індукуючого проводу:

;(3.10).

— реактивний опір розсіяння індуктора:

;(3.11).

— реактивний опір індуктора кінцевої довжини:

;(3.12).

— коефіцієнт приведення активного опору плазми:

.(3.13).