6.2.2. Первый метод

Методы устранения фазового сдвига ^ в плазмотронах основаны на том, что на внешней поверхности электрода создается магнитное по­ле, опережающее по фазе ток дуги на угол <£, Тогда после прохож­дения электромагнитной волны через стенку данного электрода фаза магнитного поля изменится на величину <£, и в результате фазовый сдвиг между током и магнитным полем окажется равным нулю. Гра­фической иллюстрацией этого положения является векторная диаграмма

рис. 6.13 (трехфазная цепь предполагается симметричной). Здесь /д, Iв> Iq ~ вектора токов в фазах А, В, С; Н^ - вектор магнитного поля на внешней поверхности электрода: Н' - вектор поля в полости электрода, сдвинутый по фазе относительно Н^ на у и совпадающий по фазе с током дуги /д. Если магнитную катушку включить последо­вательно с дугой фазы А то в полости электрода магнитное поле окажется сдвинутым по фазе относительно тока дуги на угол - у

вектор /Г).

В частном случае, когда = 7г/3, можно магнитную катушку на электроде фазы А включить последовательно с дугой фазы В, тогда в

полости электрода А получим поле //"', сдвинутое относительно тока на угол 7г. Подобный сдвиг нё имеет значения с точки зрения

согласования фаз тока и магнитного поля, так как он влияет только на направление вращения ножки дуги.

В принципе можно заранее рассчитать геометрию электрода так, чтобы получить р = 7г/3, тогда можно обойтись одной магнитной ка­тушкой на электроде. Однако практически такой подход возможен далеко не всегда, так как диаметр электрода и особенно толщину стенки нельзя выбирать произвольно, без учета особенностей фи­зических процессов в плазмотроне и охлаждения электрода. В. М. Миронов и Ю. С. Свирчук предложили способ устранения фазового сдвига, согласно которому на электрод наматываются две катушки (одна на другую), которые питаются токами двух разных фаз. Подби­рая соответствующим образом числа витков этих катушек, можно по­лучить на внешней поверхности электрода магнитное поле, опере­жающее ток на угол </>. Практически наиболее удобно комбинировать фазы так, как показано на рис. 6.14, т. е., например, на электроде фазы А одна катушка включается последовательно с дугой фазы А (ампервитки вторая - последовательно с дугой фазы С (ам-

первитки I W ). с с

Определим числа витков каждой катушки, необходимые для создания суммарного поля Н^9 опережающего ток на угол р. Из рис. 6.14 по теореме синусов находим

tt/д sin(27r/3-^)

где оУд и Wg - числа витков на единичной длине. Эта формула дает

лишь отношение чисел витков двух катушек. Числа витков каждой ка­тушки можно легко найти, если из расчета стойкости электрода определить величину необходимого магнитного поля Н при заданном токе /.

После преобразований получим

Магнитные катушки вносят в цепь дополнительные индуктивные и активные сопротивления. Однако расчеты показали, что в большинстве практически важных случаев эти сопротивления можно не учитывать. Нагрев электрода вследствие частичного поглощения в нем электро­магнитной волны также незначителен.