Разработка искровых коммутаторов с циркуляцией газа для ГИН Аркадьева-Маркса

Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0
Бугаев, Игорь Владиславович Отделение материаловедения (ОМ)
Бесплатно
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Спроектирован и собран управляемый искровой разрядник с циркуляцией газа и инициированием на принципе “искажения поля” для генератора импульсных напряжений Аркадьева – Маркса. Впервые получены данные о ресурсе работы электродов из нержавеющей стали многоступенчатого разрядника в газе под давлением при работе в генераторе Аркадьева–Маркса в длительном режиме с частотой следования импульсов от 5 до 8 имп/сек. с энергией в импульсе 2 кДж.

Введение ………………………………………………………………………………………………. 12
1.1 Принцип работы генератора импульсных напряжений по схеме
Аркадьева-Маркса …………………………………………………………………………………. 14
1.1.1 Схема замещения зарядной цепи ГИН ………………………………………. 15
1.1.2 Схема замещения разрядной цепи ГИН …………………………………….. 17
1.2 Виды коммутаторов, применяемых в генераторе Аркадьева-Маркса……. 18
1.2.1 Простейший шаровой разрядник …………………………………………………. 19
1.2.2 Тригатрон ………………………………………………………………………………….. 19
1.2.3 Разрядник с искажением поля……………………………………………………… 20
1.2.4 Разрядник с поверхностным разрядом …………………………………………. 21
1.2.5 Многозазорный разрядник ………………………………………………………….. 22
1.2.6 Усовершенствованный разрядник с искажением поля Р – 200
установки «Стенд-300» ………………………………………………………………………. 23
1.2.7 Высоковольтный газовый коммутатор с прокачкой газа поперек канала
пробоя ………………………………………………………………………………………………. 24
1.2.8 Тиратрон……………………………………………………………………………………. 26
1.2.9 Тиратрон с холодным катодом ……………………………………………………. 28
1.2.10 Вакуумный разрядник ………………………………………………………………. 28
1.3 Характеристики искровых газонаполненных коммутаторов,
возможности и ограничения …………………………………………………………………… 29
1.3.1 Основные характеристики ………………………………………………………….. 29
1.3.2 Время запаздывания срабатывания разрядника…………………………….. 30
1.4 Факторы, влияющие на стабильность характеристик искровых
газонаполненных коммутаторов …………………………………………………………….. 32
1.4.1 Эрозия электродов при коммутации больших импульсных токов ….. 32
1.4.2 Повышенные температуры электродов в зоне разряда ………………….. 36
1.5 Методы и подходы уменьшения влияния дестабилизирующих факторов 36
1.5.1 Постоянное или периодическое обновление газа ………………………….. 37
1.5.2 Фильтрация газа…………………………………………………………………………. 40
1.5.3 Теплоотвод от электродов частотных газонаполненных искровых
коммутаторов…………………………………………………………………………………….. 42
2 Проектирование разрядника ………………………………………………………………… 44
2.1 Моделирование конструкции разрядника ……………………………………….. 44
2.2 Реализация разработанного разрядника ………………………………………….. 47
3 Моделирование тепловых процессов в разрядной камере………………………. 49
3.1 Расчет мощности, выделяемой на одном разрядном промежутке ……… 49
3.1 Моделирование теплового режима на электродах …………………………… 53
4 Экспериментальная часть ……………………………………………………………………. 58
4.1 Время запаздывания срабатывания разрядника……………………………….. 58
4.1.1 Цель и методика эксперимента ………………………………………………… 58
4.1.2 Результаты эксперимента ………………………………………………………… 63
4.2 Электрическая эрозия электродов в генераторе импульсных напряжений
…………………………………………………………………………………………………………. 71
4.2.1 Цель и методика эксперимента ………………………………………………… 71
4.2.2 Результаты измерений и расчетов ……………………………………………. 72
4.3 Электрическая эрозия электродов в разрядной камере …………………….. 79
4.3.1 Цель и методика эксперимента ………………………………………………… 79
4.3.2 Результаты измерений и расчетов ……………………………………………. 82
4.3.3 Изменение температуры электродов ………………………………………… 87
Заключение …………………………………………………………………………………………… 89
5 Финансовый менеджмент ……………………………………………………………………. 92
6 Социальная ответственность ……………………………………………………………….106
Cписок публикаций студента …………………………………………………………………117
Cписок используемых источников ………………………………………………………….119
Приложение А. Determining the delay time of triggering of commutator ……….123
Приложение Б. Характеристики разрядников ………………………………………….138
CD-диск. ” Разработка искровых коммутаторов с циркуляцией газа для ГИН
Аркадьева-Маркса “

Для реализации электроразрядного (электроимпульсного) способа
разрушения горных пород требуется источник импульсов высокого
напряжения с определенными временными и энергетическими
характеристиками. Схемы формирования высоковольтных импульсов для
электроразрядной технологии (ЭРТ) должны отвечать двум условиям: в
стадии инициирования и развития пробоя требуется получение импульсов
напряжения с определенной амплитудой и крутизной фронта, а в
завершающей (канальной) стадии разряда требуется обеспечить ток для
оптимального режима энерговклада. В исследованиях, проводившихся в
лабораторных условиях, были апробированы различные схемы формирования
высоковольтных импульсов напряжения: емкостные многоступенчатые
генераторы импульсов напряжения (ГИН), источники с индуктивными
накопителями энергии, источники с формирующими кабельными линиями.
В ЭРТ наибольшее применение нашли емкостные многоступенчатые
ГИН, отличающиеся простотой конструкции и обслуживания, и позволяющие
получать необходимые для ЭРТ импульсы напряжения амплитудой (200 – 600)
кВ и энергией в импульсе – (0,1 – 50)·103 Дж, которым не было (в период
зарождения ЭРТ) и нет (в настоящее время) достойной альтернативы, в
особенности применения ЭРТ в разрушении горных пород, в частности для
бурения скважин [1].
Одной из проблем широкомасштабного внедрения электроразрядной
технологии является несоответствие в полной мере высоковольтной техники
требованиям, предъявляемым к ней со стороны ЭРТ. Речь идет об обязательно
большом ресурсе работы (многие миллионы импульсов) и высокой частоте
срабатывания (не менее 10 имп/с) источников высокого импульсного
напряжения. «Слабыми звеньями» являются высоковольтные импульсные
конденсаторы и искровые разрядники.
Для нормальной работы ГИН в частотном режиме должна быть
достигнута стабильность срабатывания разрядников. Следовательно, они
должны обладать большим ресурсом работы. Для этого необходимо
использование формы и материала электродов, которые обеспечивают малую
эрозию. Так же на стабильность работы влияет рабочая температура
электродов, которая неизбежно увеличивается с течением времени при работе
ГИН. Особо остро проблема начинает проявляться, например, при помещении
разрядников в камеру под высоким давлением. Критерием для выбора
материала камеры могут быть: масса-габаритные характеристики,
термостойкость, дешевизна и др. Одним из вариантов исполнения может
являться труба из полипропилена – термостойкого материала, температура
плавления которого достигает 175 °C [2]. Но в частотном режиме ГИН даже
такого значения может не хватать для нормальной работы.
Цель: разработка разрядника, удовлетворяющего требованиям
устойчивой работы ГИН в частотном режиме для электроимпульсного
бурения.
Объект исследования: герметичная камера разрядников генератора
Аркадьева–Маркса, включающая один управляемый и одиннадцать
неуправляемых разрядников с предионизацией разрядного промежутка
коронным разрядом.
Научная новизна: впервые получены данные о ресурсе работы
электродов из нержавеющей стали многоступенчатого разрядника в газе под
давлением при работе в генераторе Аркадьева–Маркса в длительном режиме
с частотой следования импульсов от 5 до 8 имп/сек. с энергией в импульсе 2
кДж.
Практическая значимость: Результаты данной работы могут быть
использованы в импульсной технике, а также в дальнейших исследованиях.
1. Генератор импульсных напряжений Аркадьева – Маркса

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Читать «Разработка искровых коммутаторов с циркуляцией газа для ГИН Аркадьева-Маркса»

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    AleksandrAvdiev Южный федеральный университет, 2010, преподаватель, канд...
    4.1 (20 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    28 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Елена Л. РЭУ им. Г. В. Плеханова 2009, Управления и коммерции, пре...
    4.8 (211 отзывов)
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно исполь... Читать все
    Работа пишется на основе учебников и научных статей, диссертаций, данных официальной статистики. Все источники актуальные за последние 3-5 лет.Активно и уместно использую в работе графический материал (графики рисунки, диаграммы) и таблицы.
    #Кандидатские #Магистерские
    362 Выполненных работы
    Мария М. УГНТУ 2017, ТФ, преподаватель
    5 (14 отзывов)
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ... Читать все
    Имею 3 высших образования в сфере Экологии и техносферной безопасности (бакалавриат, магистратура, аспирантура), работаю на кафедре экологии одного из опорных ВУЗов РФ. Большой опыт в написании курсовых, дипломов, диссертаций.
    #Кандидатские #Магистерские
    27 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)