Аналіз енергетичних характеристик транзисторного генератора імпульсів у процесі електроіскрового диспергування струмопровідних гранульованих середовищ

Abstract

Дослідження електрофізичних і технологічних аспектів електричного розряду в реакційних камерах з гранульованим металевим завантаженням для одержання його високодисперсних станів ведуться вже на протязі багатьох десятиліть, проте джерела живлення установок електроіскрового диспергування на сьогодні залишаються переважно класичними щодо способу генерації імпульсів струму в електроіскрове навантаження. Основною проблемою використання формувачів потуж них імпульсів струму та реакційних камер з плоско-паралельною системою електродів є наслідування принципу термовибухового механізму розвинення електричного пробою щільних міжгранульних проміжків, що призводить до псування дисперсності еродованого матеріалу, а використання менших діапазонів енергій (<1 Дж) у таких установках ускладняється через електрофізичні обмеження існування плазмових каналів та втрату енергоефективності процесу електроіскрової обробки. Мета. Дослідження енергоефективності процесу електроіскрового диспергування гетерогенних струмопровідних гранульованих сере довищ у реакційній камері з циліндричною системою електродів за умови її живлення від транзисторного генератора імпульсів. Результати. Проведено порівняльний аналіз поведінки характеристик середньої споживаної потужності транзисторного генератора імпульсів в залежності від насипного об’єму завантаження та діаметру зовнішнього електрода реакційної камери для металевих гранул з різною величиною їх міжконтактного активного опору до утворення у середовищі ланцюжків наскрізної провідності. Визначені питомі енергозатрати у процесі електроіскрового диспергування алюмінієвих та титанових гранул, що корелюють з показниками середньою споживаною потужністю обробки в залежності від їх насипного об’єму у межах певної конфігурації електродної системи. Наукова новизна. Присутність струму крізь контактний опір до формування основного розряду у міжгранульних об’ємах реакційної камери викликає падіння напруги на індуктивності розрядного конту ру, що відповідно зменшує амплітуду прикладеної напруги до міжелектродного проміжку, через що максимум характеристики середньої споживаної потужності транзисторного генератора імпульсів, який виникає до початку ділянки насичення кривої ефективної частоти розрядних імпульсів відповідає найбільш погодженому режиму введення енергії в електроіскрове навантаження. Практична значимість отриманих результатів розглянутої моделі електророзрядної установки доказує доціль ність її використання для задач електроіскрової обробки струмопровідних гранульованих середовищ.

Introduction. Studies of electrophysical and technological aspects of electric discharge in reaction chambers with granular metal loading to obtain its highly dispersed states have been conducted for many decades, however, the power sources of electric spark dispersion installations today remain mainly classical in terms of the method of generating current pulses on the electric spark load. The main problem of using powerful current pulse generators and reaction chambers with a planeparallel electrode system is to imitate the principle of the thermo-explosive mechanism of developing an electrical breakdown of dense intergranular gaps, which leads to deterioration of the dispersion of the eroded material, and the use of smaller energy ranges (<1 J) in such installations is complicated by the electrophysical limitations of the existence of plasma channels and the loss of energy efficiency of the electric spark treatment process.