Алгоритмы функционирования источников плазмы, страница 15

Любое техническое устройство наиболее надежно в случае, когда параметры, характеризующие его работу, находятся в зоне работоспособности и практически неизменны во времени. В этом случае «нагрузка» на его элементы также практически постоянна во времени. Необходимо отметить, что это не зависит от природы «нагрузки», т.е. она может быть как механической, так и электрической либо любой другой. В любом случае постоянство параметров устройства А_i во времени является признаком стационарности режима его функционирования, когда математически можно записать: А_i=const или (dA_i/dt)=0. К сожалению, здесь мы имеем дело с очередной абстракцией, которая не имеет отношения к реальному миру. Имеется в виду, что, как известно, ничто в этом мире не неизменно и правильнее было бы этот факт отразить записью ΔА_i<ε либо (dA_i/dt)<ε (под ε, как всегда, подразумевается некая малая величина, которой можно пренебречь). Учитывая это, стационарность следует понимать так, что отклонения любого параметра устройства от необходимого нам состояния вполне допустимы.

Есть, однако, и другая сторона всего этого. Как правило, при работе любого устройства необходимо, чтобы его режим был устойчивым. При этом под устойчивостью понимается: при воздействии на устройство какого-либо фактора его параметры неизбежно изменяются, но как только воздействие прекратилось, они возвращаются в свое предыдущее состояние. Это и называется устойчивостью устройства. Если же устройство, выведенное из состояния временного равновесия, возвращаться в него не желает, то тогда необходимо принимать какие-то внешние подконтрольные нам меры для его «принудительного» возвращения в нужное нам состояние, т.е. режим работы устройства необходимо стабилизировать.

Проанализируем, насколько это возможно, что происходит в случае рассматриваемого плазменного устройства.

Прежде всего, необходимо уяснить, что стационарность работы устройства необходима не всегда. При запуске устройства его параметры должны быть нестационарны. Иначе включить или запустить это устройство станет невозможным. Следовательно, при включении параметры нашего устройства могут и должны изменяться. При этом, прежде всего, вследствие выделения энергии происходит разогрев элементов устройства, а далее, уже вследствие разогрева, происходит изменение геометрических параметров элементов источника плазмы, электрических, магнитных и других свойств складывающих его материалов. Вследствие этого неизбежно будут меняться напряженности электрического и магнитных полей, свойства рабочего тела и т.д. и т.п. Т.е. внешне это будет проявляться в постоянном изменении режима устройства, и продолжаться будет до тех пор, пока не установится состояние равновесия, прежде всего теплового. Как известно тепловые процессы инерционны, поэтому продолжаются достаточно долго. На практике это приводит к тому, что переходной процесс в генераторе плазмы при его включении занимает секунды или даже десятки секунд и более. Аналогично обстоит дело и при переходе от одного режима устройства к другому.

По причинам, о которых мы будем говорить далее, любое плазменное устройство не отличается высокой устойчивостью. Поэтому требуется постоянный контроль его параметров со стороны системы управления и особенно в переходном режиме при включении источника плазмы или при изменении режима его работы. Как известно, в рассматриваемом случае, такой контроль осуществляется на основании сигналов датчиков установленных в системах обеспечения генератора плазмы – это датчики давления и температуры в СХПРТ и датчики тока и напряжения в системе электропитания генератора плазмы. Сигналы с этих датчиков как раз и позволяют СУ судить о том настолько стабильны параметры генератора или как они изменяются во время его перехода на другой рабочий режим.