Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности
При нципиальная электрическая схема получения электрогидравличеекого эффекта
Начиная с 1933 г., исследовались явления, возникающие в зоне высоковольтного искрового разряда в жидкой среде. В начальной" стадии эти исследования подтвердили существующие данные о том, что такой разряд легко возникает только в диэлектрических жидкостях, а в жидкостях с ионной проводимостью происходит лишь в случаях очень малой длины искрового промежутка и всегда сопровождается обильным газо - и парообразованием.
Механическое воздействие жидкости на объекты, помещенные вблизи канала разряда, получаемого по традиционной схеме с прямым подключением конденсатора на разрядный промежуток в жидкости, практически ничтожно для жидкостей с ионной проводимостью и сравнительно ощутимо лишь в среде жидких диэлектриков. Оно определяется весьма незначительными давлениями внутри парогазового пузыря, возникающего вокруг зоны разряда. Создающиеся в жидкости гидравлические импульсы имеют пологий фронт и значительную длительность протекания, при этом обладают небольшой мощностью.
В связи с этим необходимо было найти условия, в которых действие гидравлических импульсов могло бы быть резко усилено. Для этого требовалось уменьшить толщину парогазовой оболочки и сократить продолжительность разряда, в течение которого она создается. Одновременно необходимо было повысить мощность единичного импульса.
Решить эту задачу оказалось возможным путем разработки принципиальной электрической схемы, которая обеспечила подачу тока на рабочий промежуток в виде короткого импульса при помощи мгновенного «ударного» подключения накопителя энергии.
С этой целью автором был введен в электрическую схему формирующий воздушный искровой промежуток, что позволило 'в жидкостях с ионной проводимостью изменить характер искрового разряда, резко усилить его механическое действие [7, 14].
Дополнительный формирующий воздушный промежуток позволяет накапливать заданное количество энергии с импульсной
Подачей ее на основной промежуток; значительно сократить длительность импульса и предотвратить возникновение колебательных процессов; создавать крутой фронт импульса, исключая возможность перехода к дуговому разряду; получать при заданном основном межэлектродном промежутке любые из допустимых для используемого источника питания значения тока и напряжения; регулированием длины формирующего промежутка изменять форму импульса и характер разряда на основном рабочем промежутке в жидкости. Именно формирующий промежуток явился обострителем импульса тока, позволившим перейти к напряжениям гораздо большим, чем напряжение пробоя рабочего промежутка в жидкости.
|
Рис, 1.1. Электрическая схема для воспроизведения ЭГЭ с одним формирующим промежутком (К — зарядное сопротивление; Тр—трансформатор; V — выпрямитель; ФП — формирующий искровой промежуток; РП — рабочий и искровой промежуток в жидкости; С—рабочая емкость — конденсатор) |
Таким образом, для создания электрогидравлических ударов была предложена схема (рис. 1.1), включающая источник питания с конденсатором в качестве накопителя электрической энергии. Напряжение на конденсаторе повышается до значения, при котором происходит самопроизвольный пробой воздушного формирующего промежутка, и вся энергия, запасенная в конденсаторе, мгновенно поступает на рабочий промежуток в жидкости, где и выделяется в виде короткого электрического импульса большой мощности. Далее процесс при заданных емкости и напряжении повторяется с частотой, зависящей от мощности питающего трансформатора.
Автором также была предложена схема с двумя формирующими промежутками. Как оказалось, введение двух формирующих искровых промежутков позволяет получить некоторое повышение
Крутизны фронта импульса, а главное, делает схему симметричной, более управляемой и безопасной фВ обращении (рис. 1.2). Но, поскольку при этом возрастание крутизны фронта импульса невелико, а сложность изготовления схемы повышена, на практике ее почти не применяют.
В дальнейшем автором были предложены и другие схемы (см.
Г>„ , о - л гл. 3). Однако формирующий прочие, 1.2. Электрическая схема для, г 1
Воспроизведения ЭГЭ с двумя фор- межутОК (в раЗЛИЧНЫХ его МОДИ-
Мирующими промежутками фикациях, например, в виде
Игнитрона) применяют во всех современных электрогидравли- ческих силовых установках.
Опытным путем была установлена возможность широкого варьирования параметрами принципиальной электрической схемы, воспроизводящей электрогидравлический эффект. Это дало основание ввести понятие «режим работы» силовой установки, подразумевая под этим значения основных параметров схемы: емкости и напряжения [3, 6]. Были определены три основных режима: жесткий и^50 кВ; С^0,1 мкФ; средний — 20 кВ^ (У ^50 кВ; 0,1 мкФ<С< 1,0 мкФ; мягкий (7^20 кВ; С^1,0 мкФ.
