Экспериментальные исследования электрических характеристик разряда емкостного накопителя на жидкий металл

определения активной составляющей падения напряжения необходимо компенсировать член , амплитуда которого пропорциональна скорости изменения тока в разрядной цепи. Для этого вводится в измерительный тракт компенсационной рамки, которая представляет собой воздушный трансформатор тока, и компенсация   производится путем суммирования с выходным сигналом с воздушного трансформатора тока .

Таким образом на входе осциллографа получится сигнал

                                                             (2)

Величина  подбирается так, чтобы сумма  обратилась в нуль.

По осциллограммам разрядного тока и напряжения (см. рис.2), используя зависимость находим мгновенные значения сопротивления расплава     металла (см. рис.3). Это позволит нам в дальнейшем при проектировании макетов промышленных установок правильно согласовывать нагрузку с генератором, учитывая масштабные коэффициенты, а также производить расчеты термодинамических процессов, происходящих в расплаве при высоковольтной электроимпульсной обработке расплава.

Так как известны временные зависимости разрядного тока и напряжения можно построить временные зависимости мощностей на жидкометаллическом промежутке при прохождении импульса тока(см. рис.4), и посчитать энергию выделяющуюся в нагрузке путем численного интегрирования

                                              (3)

где  - энергия выделившаяся в металле за время прохождения импульса разрядного тока;

- энергия выделившаяся в металле в i-й момент времени при прохождении импульса разрядного тока.

Временные зависимости

Тогда к.п.д. преобразования энергии запасенной в емкостном накопителе при разряде на жидкий металл

                                       к.п.д.                                                         (4)

где  - энергия запасенная в конденсаторной батарее.

Результаты расчетов приведены в таблице 2

Как видно из таблицы 2 наибольший к.п.д. у режима №1 наибольший, что говорит об наибольшей эффективности этого режима обработки (что подтверждается металоведческими исследованиями!) и наличием некой точки оптимума. Можно предположить, что при превышении некоего «оптимального» значения  параметров обработки происходит процесс «переобработки» расплава [6].

Таблица 2. Результаты расчета к.п.д. преобразования энергии запасенной в емкостном накопителе при разряде на жидкий металл

Для того чтобы более точно определить влияние управляющих параметров в процессе  высоковольтной электроимпульсной обработки расплава на основании проведенного эксперимента можно предложить следующие рекомендации по проведению дальнейших исследований:

1. Провести исследования характеристик разряда емкостного накопителя на жидкий металл оставляя максимальные расчетные амплитуды токов неизменными и равными токам в режимах №1, 2, 3, а также не изменяя запасаемые энергии. Это позволит установить влияние напряжения и емкости на процессы высоковольтной электроимпульсной обработки.

В таблице 3 показан план натурного эксперимента, позволяющего максимально варьировать параметрами нагружения. Варьируемые параметры обработки выбраны из соображения обеспечить I_max=,  а также максимально

перекрыть микросекундный диапазон длительности протекания разрядного тока , n – число периодов разрядного тока.

Таблица 3. Матрица эксперимента.

2. Провести  экспериментальные работы по проверке влияния массы металла и формы ковша на эффективность высоковольтной электроимпульсной обработки металла. Это должно позволить сформулировать критерии подобия при переходе от лабораторных к промышленным образцам.

3. Провести расчеты тепловых и электродинамических процессов