Всем рассмотренным схемам присуши те или иные существенные не­достатки. Например, схемы, показанные на рис. 1.17, 1.21, 1.22, не обеспечивают симметричной нагрузки трехфазной сети, а на рис. 1.19, 1.20 - достаточно интенсивного энергообмена дуговых разрядов с рабочим газом, вследствие чего температура газа ока­зывается относительно низкой.

Наиболее прогрессивной является схема плазмотрона, получившего название "Звезда” (рис. 1.23).

Он содержит три идентичные дуговые камеры, расположенные под углом 2я/3 друг к другу, и общую смесительную камеру (1). Дуговая камера содержит затыльник (2), камеру-электрод (3) и конфузор (4), назначением которого является интенсификация нагрева газа (под­робнее см. разд. 5.1). К электродам подведены фазы питающей сети. Электрод отделен как от затыльника, так и от конфузора электри­ческими изоляторами. Через эти изоляторы осуществляется танген­циальная подача рабочего газа, т. е. используется принцип газо­вихревой стабилизации дуги на оси дуговой камеры.

Основной расход газа подается между электродом и конфузом. До­полнительный расход, составляющий не более 10 % основного, вво­дится между электродом и затыльником с целью предотвращения го­рения дуги на затыльнике. Нагретый газ выходит из плазмотрона через сопло смесительной камеры, ось которого перпендикулярна плоскости чертежа.

Каждый электрод снабжен магнитными катушками (5), под действием магнитного поля этих катушек происходит вращение приэлектродных участков дуги и тем самым увеличивается ресурс электродов.

Электроды, конфузоры, смесительная камера и выходное сопло охлаждаются водой.

Работа плазмотрона происходит следующим образом. Сначала включается подача воды и рабочего газа. Затем на электроды по­дается напряжение и одновременно в каждой дуговой камере от спе­циального источника поджигается вспомогательный высокочастотный маломощный разряд между конфузором и игольчатым вольфрамовым электродом, проходящим сквозь изолятор и выступающим над его внутренней поверхностью на 5...7 мм. Высокочастотный разряд за­мыкает промежуток электрод - конфузор, и под действием приложен­ного высоковольтного напряжения происходит пробой этого промежутка с образованием дуги. После поджига один конец каждой дуги начинает двигаться по конфузору под действием потока газа. Поскольку кон­фузоры электрически соединены между собой, то замыкание нижних по потоку концов дуг в этот промежуток времени происходит по схеме

"звезда” с нулевой точкой на металле. После прохождения конфузоров дуги петлеобразно вытягиваются потоком газа в смесительную камеру и замыкаются между собой в центральной области камеры, т. е. схемой горения является звезда с нулевой точкой в плазме (отсюда и на­звание плазмотронов этого типа). Конфузоры и смесительная камера остаются при этом электрически нейтральными.

Таким образом, в этом плазмотроне каждая дуга имеет только один приэлектродный участок, что, естественно, увеличивает надежность и ресурс.

Поскольку замыкание дуг в "звезду” с нулевой точкой в плазме является принципиальным для этого плазмотрона, то существование такого замыкания было подвергнуто экспериментальной проверке, причем двумя способами. Первый способ Заключался в фотографи­ровании области замыкания дуг с помощью скоростной киносъемки. Полученные фотографии подтверждают замыкание дуг между собой (рис. 1.24). Отметим, что на этой фотографии яркости дуговых разрядов неодинаковы. Это является отражением общего свойства симметричной трехфазной системы, согласно которому мгновенные значения токов в каждой фазе не равны между собой ни в один из моментов времени.

Однако, вообще говоря, фотографии не являются доказательством замыкания дуг в "звезду”, так как видимые на них светящиеся об­ласти могут быть просто струями горячего газа, вытекающими из конфузоров, а не дуговыми разрядами. Поэтому был применен второй способ определения замыкания дуг, заключающийся в следующем. Кон - фузор был электрически изолирован от смесительной камеры и соеди­нен с ней наружным проводом (см. рис. 1.23), проходящим через

трансформатор тока (6). Во вторичную цепь трансформатора были включены амперметр (7) и осциллограф (8). Если дуги замыкаются между собой в "звезду” с нулевой точкой в плазме, то амперметр показывает отсутствие тока, а осциллограф пишет прямую линию. Если же дуги горят на стенки конфузоров, то амперметр фиксирует полный ток дуги, а осциллограф пишет синусоидальную кривую. Возможны и промежуточные случаи, когда замыкание дуг между собой периодически нарушается. В этом случае амперметр показывает некоторую долю от полного тока дуги.

Изложенный способ дал очевидное доказательство замыкания дуг между собой при нормальных режимах работы плазмотрона. С дру­гой стороны, этот способ очень полезен для контроля нормальной работы плазмотрона.