РОЗДІЛ 2
РОЗРОБЛЕННЯ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ ЕЛЕКТРОГІДРАВЛІЧНОЇ УСТАНОВКИ. ОБ'ЄКТИ ТА МЕТОДИ
ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Експериментальна електрогідравлічна установка
Для проведення досліджень по впливу електрогідравлічного оброблення на сировину
рослинного походження, нами було розроблено експериментальну установку з
модернізацією електродної системи. Принципова схема та підключення до
генератора імпульсних струмів наведені на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Принципова схема експериментальної електрогідравлічної установки:
1 – електророзрядна камера; 2 – станина; 3 – хомут; 4 – кришка;
5 – ізолятор; 6 – позитивний електрод; 7 – високовольтні кабелі;
8 – генератор імпульсних струмів; 9, 11 – технологічні отвори;
10 – негативний електрод.
РП – розрядний проміжок; ФП – формуючий проміжок; Тр – транс-форматор; В –
випростувач; R – зарядний опір; C – конденсатор.
Установка складається з генератора імпульсних струмів та електророзрядної
камери з електродною системою типу «вістря-площина».
Основні параметри генератора імпульсних струмів наведено табл. 2.1 [117].
Таблиця 2.1
Основні параметри генератора ГІТ 50-5х1/4С УХЛ4
Найменування параметрів
Норма
Граничне відхилення,%
1. Номінальна вихідна потужність, кВт
10
± 20
2. Номінальна вихідна напруга, кВ
50
± 5
3. Номінальна вихідна частота, Гц
± 10
4. Номінальна накопичувана енергія, кДж
± 20%
5.Енергія, що накопичується на канал розряду, кДж
± 20
6. Кількість каналів розряду, шт.
7. Напруга мережі, В
380
± 5
8.Частота струму мережі, Гц
50 ±1
9. Кількість фаз мережі
10. Повна потужність, кВА
18
± 15
11. Коефіцієнт корисної дії, %, не менше
80
12. Коефіцієнт потужності, не менше
0,73
В електророзрядній камері 1 з робочим об’ємом 2700 см3 встановлено ізольований
від корпусу позитивний електрод 3 та неізольований від корпусі негативний
електрод 10, які підключені до генератора імпульсних струмів 8 за допомогою
високовольтних кабелів 7. Хомут 3 забезпечує герметичність камери та забезпечує
надійність роботи установки. Технологічний отвір 9 служить для зняття
надлишкового тиску після проведення досліджень.
Позитивний електрод виконаний у вигляді металевого стержня з загостреним
кінцем. Фіксування позитивного електроду здійснюється механічним фіксуванням з
максимальним зусиллям.
Негативний електрод виконаний у вигляді контактної площадки яка встановлює
величину робочого розрядного проміжку РП.
При включенні джерела живлення з конденсатором, який служить в якості
накопичувача електричної енергії, напруга на конденсаторі підвищується до
значення, при якому відбувається самовільний пробій повітряного формуючого
проміжку. Вся енергія, що запасена в конденсаторі миттєво надходить до робочого
проміжку в рідині, де і виділяється у вигляді короткого електричного імпульсу
великої потужності, внаслідок чого виникають та розповсюджуються пружні хвилі
високої інтенсивності. Далі процес при заданій ємності і напрузі повторюється з
частотою, що залежить від потужності зарядного блоку. Розвиток іскрового
розряду в часі відбувається шляхом послідовного «проростання» стримерів в
міжелектродному проміжку.
2.1.1. Модернізація електродного вузла експериментальної електрогідравлічної
установки. В процесі проведення лабораторних досліджень на експериментальній
установці [70], ми зіткнулись з конструктивними та експлуатаційними труднощами
використання даної установки, а саме руйнування системи ізоляції та елементів
електродної системи.
Удосконалення ЕГО, в основі якого лежить електрогідравлічний ефект, в значній
мірі залежить від надійності імпульсних систем в цілому і, звичайно, від
вдосконалення інструменту взаємодії. Насущні питання сьогодення це - збільшення
надійності виконавчих органів та елементів розрядного контуру, підвищення
енергоємності накопичувачів енергії, збільшення ефективності перетворення і
використання енергії, зменшення енерговитрат.
Тверда ізоляція за багатократного впливу імпульсної напруги і ударних
навантажень старіє та руйнується, що приводить до зниження її електричної
міцності. Активаційний механізм порушення цілісності решітки і руйнування
твердих діелектриків має місце при нагріванні, електричному пробої,
опроміненні, механічному навантаженні і відбувається внаслідок активації
процесу руйнування зв’язків між частинками в результаті зовнішнього впливу. Всі
вище перераховані зовнішні впливи мають місце при електрогідравлічному ефекті
[118, 119, 120].
Руйнування електродних систем відбувається в результаті механічної і теплової
взаємодії каналу розряду і послідуючими за ним гідродиманічними явищами, а
також впливу електричного поля на токоведучі частини та ізоляцію.
При подачі напруги між електродами виникає неоднорідне електричне поле, яке має
нормальну та дотичну складові напруженості. Дотична складова обумовлює розвиток
розряду на поверхні і руйнування її вздовж шляху розряду. Пондеромоторні сили,
що виникають при подачі напруги, знижують поверхневу енергію тіла і полегшують
її руйнування. Тріщини, що виникають при розряді що ковзає, проявляються у
вигляді системи пірамідальних ямок травлення, а області, що оточують тріщини,
виявляються заповненими ямками травлення, характерними для місць, з яких пішли
дислокації.
Таким чином, поверхня ізоляції електродів руйнується в результаті розвитку
тріщин. Вони проявляються в місцях максимального скупчення дислокацій, де є
найбільші механічні напруження.
Для надійної роботи експериментальної електрогідравлічної установки, захисту
ізолюючої системи та електродної системи (рис. 2.2) від потужного впливу з боку
розрядного проміжку нами проведено ряд експериментальних досліджень по
вдосконаленню конструкції ізолятора та
- Київ+380960830922