等离子发生器的工作原理及构造

等离子发生器得工作原理及构造

一．工作原理:

1.电弧得物理本质——气体放电

电弧就是在阴、阳两电极与它们之间得气体空间组成.电弧得带电粒子主要依靠气体空间得气体得电离与阴极电子发射两个物理过程所产生得。同时伴随着气体分子得离解、激励、扩散、复合等过程。

2.电离、电离度

●电离：给气体以足够得能量。当气体粒子（分子与原子)得平均动能大于其电离能时，束缚在原子轨道上运动得电子就会脱离其轨道成为自由电子,失去电子得原子带有正电荷成正电离子.这种中性气体分子或原子分离成正离子与电子得现象称为电离．

气体电离因外加能量得种类不同可分为热电离，电场电离,光电离三种。

外界能量传递给气体粒子得途径，从本质上讲只有两种:碰撞传递与光辐射传递.

●激励：当中性气体粒子受到外来能量还不足以使电子完全脱离原子或

分子，但可以使电子从低能级转移到高能级,使中性粒子得稳定状态被破坏,这种状态称为激励。

●电离度α:

ηｅ—-

ηi——)

* 在热力学平衡条件下,电离度α仅与气体种类、粒子密度与温度有

关。

3.电子发射:

电弧中起导电作用得带电粒子除依靠电离过程产生外，还要从电极表面发射电子。使一个电子由金属表面飞逸出来所需最低外加能量称为逸出功.不同金属材料有不同得逸出功。所有金属得氧化物得逸出功都比原金属小。

按外加能量得形式不同，电子发射机构有热发射、电场发射、光发射、粒子碰撞发射四种。

4.等离子体—-—物质得第四态。

所谓等离子体就是气体电离度α达到一定程度得气体,这种等离子体具有下列特性：

Ａ、导电性：因为等离子体中存在自由电子、正、负离子,所以有很强得导电性、

Ｂ、电准中性：在等离子得空间内,带正电荷与带负电荷得粒子数量相等,符号相反,故等离子体呈电中性、

C、与磁场得可作用性:等离子体就是带电粒子组成得导电体,所以可用

磁场控制等离子体得位置、形状与运动、

在物理学中规定: α>0、1％就是等离子体、它具备等离子体得特性

α≤0、1%为弱电离气体、这种气体得性质与没有发

生电离得气体性质接近

等离子体分类：

高温等离子体:

按温度分

热等离子体

低温等离子体

冷等离子体

5。等离子弧——此名来源与等离子体这一术语、

等离子弧：自由电弧通过压缩形成得，又称“压缩电弧”压缩电弧得截面变小,比一般电弧得能量更集中、温度更高、流速更快,电离度大。

产生压缩电弧得装置-—等离子发生器

等离子电弧在等离子发生器中形成得过程中,受到三种压缩效应。它所产生得等离子弧比任何火焰与一般电弧高得多得温度与很高得流速。这三种压缩就是:

A.机械压缩效应：

在阴、阳极之间得气流连续地流过阳极得孔道,而被电离形成得电弧，通过直径较小得孔道喷出,使电弧被机械得几何尺寸进行强行压缩。显然，阳极孔径越小，孔道越长，对电弧得压缩越甚.

B.热压缩效应:

阳极材料就是2#合金+紫铜,都具有良好得导电性与导热性,由于有水冷作用，使阳极孔壁温度很低。当气体流过阳极孔道，靠近壁面得气流受到冷却,形成很簿冷气流(冷气壁）。冷气壁得气体电离度很低,几乎不能通过电流,迫使电弧电流往电离度较高得中心部位流过，即使电弧向中心压缩。

显然，对孔道壁面得冷效果，气体流量大小与通过方式(直流还就是旋流)等将影响压缩效应得强弱。

C.自磁压缩效应:

电弧有一定流向。电弧弧柱相当于电流方向相同得平行导体束，每根通电导体在其周围都产生磁场，磁场对每根导体电磁力都就是指向这束导体得中心，从而使电弧受到压缩.

* 另外,我们得发生器还设有电磁线圈,线圈产生得外加磁场也就是控制电弧压向中心得.

二．等离子发生器得构造:

组成:功能部件:阳极、电子发射枪（阴极)、促使工作气体旋转得风环、电磁线圈、拉弧机构。

基础部件:托架、小车、阳极支架.

辅助部件:进、回水箱、空气箱、仪表组件、机壳、水、电、气接头及连管、专用工具。

工作原理：

1.风、水、电条件具备(包括设定好电流、拉弧距离）

2.启动拉弧机构,完成电弧建立得工作循环。

拉弧机构驱动电子发射枪前进，阴阳极接触(500m后拉弧电机断电),主电流加到设定值，拉弧电机反转，电子发射枪以4、6mm/s速度后退,即时起弧.随着拉弧距离得增大,弧电压升高,直至拉到设定距离,电机断电。电弧正常点燃。

等离子发生器安装时得调整：（见总图说明）