Источники питания генераторов плазмы, страница 3

Если вспомнить, как происходит зажигание дуги с накаленным катодом, то можно представить другой путь решения вышеуказанной задачи: каким-то посторонним источником или устройством создать в разрядном промежутке источника плазмы необходимое для развития основного разряда количество носителей зарядов. Различных вариантов инициирования разряда с использованием указанной идеи, как уже было сказано, было разработано очень много.

Так в дуговых устройствах использовались механические способы ”тянуть” дугу, т.е. закорачивать разрядный промежуток, а потом раздвигать разрядную систему электродов, как это до сих пор делается в сварке. При возбуждении разряда (дугового) в устройствах которые работают в вакууме достаточно долго, а кое-где еще и сейчас используются так называемые “клювики”, т.е. поворотные электроды, в крайнем положении контактирующие с электродом разрядной системы, как правило, катодом. Питание на такой электрод подается от основного источника через свое баллистическое сопротивление. Приводя этот электрод в соприкосновение с катодом, а потом отрывая его от катода, удается возбудить дуговой разряд, причем сначала вспомогательный, а когда генерируемые в нем носители заряда растягиваемые вдоль разрядного промежутка полем между разрядными электродами создадут между ними проводящую “дорожку”, т.е. вытянутое облачко плазмы, то начинает течь ток и в цепи основного разряда. Когда основной разряд становится самостоятельным, вспомогательный разряд может быть погашен.

Еще один метод инициирования разряда заключается во введении в разрядный промежуток дополнительного электрода, если конечно конструкция источника плазмы позволяет внести в нее такое усовершенствование. На дополнительный электрод относительно одного из электродов источника плазмы (обычно относительно катода) подается инициирующее вспомогательный разряд напряжение, чаще всего переменное повышенной частоты (разряд на таких частотах возникает легче) от специального устройства инициирования разряда. В повседневной жизни это устройство инициирования разряда называют “осциллятором”, т.е. генератором гармонических колебаний. Однако легче всего возбудить вспомогательный разряд не на гармоническом колебании, а на их совокупности с довольно широким спектром, т.е. проще говоря, подать на дополнительный электрод последовательность достаточно коротких импульсов с возможно более крутыми фронтами.

Опять таки возбуждение вспомогательного разряда инициирует разряд в основной цепи источника плазмы.

В принципе, возможно, обойтись и без дополнительного электрода, а использовать основную систему электродов и два источника с различными характеристиками: один для инициирования разряда, другой для его питания, т.е. основной (такая схема инициирования основного разряда была отработана для запуска ТХД). Поскольку вспомогательный разряд не должен иметь ту же плотность тока в разряде, что основной, то и источник для его возбуждения должен быть высоковольтным, но на относительно небольшую мощность. Параллельное использование двух источников вынуждает применять диодную высоковольтную развязку для исключения их влияния друг на друга (см. рисунок 2.8-9.2.).

После возникновения вспомогательного разряда, зажигается основной разряд. Падение напряжения на R_бал должно равняться все той же разнице (U_заж - U_раб), а вот ток при этом протекает существенно меньший чем I_РАБ.

В некоторых случаях такую схему питания используют и при наличии дополнительного электрода и подключенного к нему осциллятора. Вследствие этого запуск источника плазмы происходит легче и от ИЭП не требуется быть источником очень уж высокого напряжения – как правило, это несколько сотен вольт. Иногда обходятся без дополнительного электрода, подключая все три источника в общую точку, разница с рассмотренной схемой заключается в дополнительных цепях развязки защищающих оба источника питания постоянного тока и основной и вспомогательный от проникновения в них переменного сигнала от осциллятора (см. рисунок 2.8-9.3.). Схемы защиты представляют собой фильтры верхних частот, в простейшем случае . В принципе для защиты источников питания в этом случае можно обойтись и одним фильтром. Проблема здесь в том, что через индуктивность фильтра проходит весь ток разряда. Если источник плазмы использует дуговой разряд, то ток может быть значительной величины, а дроссель будет иметь значительные массу и габариты.