3 Электрические разряды и их использование в электротехнологиях

В электротехнологиях наиболее часто находят применение электродуговой, коронный (КР) и искровой (ИР) разряды. Искра, одна из форм электрического разряда в газах, возникает обычно при давлении, близком к атмосферному, и сопровождается характерным звуковым эффектом - «треском» искры. В природных условиях наблюдается искровой разряд в виде молнии. Искровой разряд происходит, если мощность источника его энергии недостаточна для поддержания стационарного дугового или тлеющего разряда. В этом случае, одновременно с резким возрастанием разрядного тока, в течение очень короткого времени (от нескольких мк/сек до нескольких сотен мк/сек) напряжение
падает ниже напряжения погасания искрового разряда, что приводит к погасанию искрового разряда.

Затем разность потенциалов вновь возрастает, и зажигание искрового разряда повторяется. Искровой разряд представляет собой пучок ярких, быстро исчезающих и сменяющих друг друга нитевидных, часто сильно разветвленных полосок плазменных каналов. Эти каналы заполнены плазмой, в состав которой в мощном искровом разряде входят не только ионы исходного газа, но и ионы вещества электродов, интенсивно испаряющегося под действием разряда. В газе всегда есть некоторое число ионов и электронов, возникающих от случайных причин. Однако число их настолько мало, что газ практически не проводит электричества. При достаточно большой напряженности поля кинетическая энергия, накопленная ионом в промежутке между двумя соударениями, может сделаться достаточной, чтобы ионизировать нейтральную молекулу при соударении. В результате образуется новый отрицательный электрон и положительно заряженный остаток - ион.

1. Электроимпульсная технология (ЭимТ)
Процессы ЭимТ характеризуются прерывистым подводом электроэнергии с определенной длительностью, частотой и скважностью. Благодаря концентрации мощности, при этом интенсифицируются многие технологические процессы при снижении их энергоемкости, а порой получаются результаты, недостижимые при традиционных методах. Структурная схема электроимпульсной технологии представлена на рисунке 1.
Технологические продукты, основанные на ЭИмТ в сельскохозяйственном производстве - дробление материалов, очистка шерсти, управление животными на пастбище (электроизгородь).

Электроизгородь включает генератор электрических импульсов и изгородь, состоящую из опорных стоек с изоляторами и токоведущих проводов. Стойки ставят через 10-20 м, токоведущий провод из мягкой стальной проволоки 01,2-2,0 мм. Высота подвеса - 30-90 см, в зависимости от вида животных. Применение электроизгороди основано на биологическом действии электрического тока, который вызывает у животного неприятное сокращение мышц и нервный шок. После нескольких «ударов» у животных вырабатывается боязнь прикосновения к проводам. Напряжение импульса
2-12 кВ при токе 0,15-10 А, частота 1-2 Гц, продолжительность воздействия 60 мс.

Электроэрозионная обработка металлов, разработанная в 1943 году русскими учеными Лазаренко, позволяет обрабатывать сверхтвердые материалы мягким инструментом. Генератор импульсов типа RC с накопительным конденсатором С, заряжаемым от источника постоянного тока через токоограничительный резистор R. При некотором напряжении межэлек тродный промежуток пробивается, образуется
плазменный канал сквозной проводимости с температурой 104 К, длительность импульса – 10-5-10-7с, при этом теплота успевает нагреть только поверхностный микрослой металла, который испаряется и выбрасывается за пределы электрода, застывая в жидком диэлектрике в виде мелких шариков металла. При снижении напряжения конденсатора до напряжения ниже пробоя, разряд прекращается, далее процесс зарядки повторяется. Поверхность электрода-заготовки постепенно приобретает форму зеркального отображения электрода-инструмента, чтобы сохранить постоянным межэлектродный промежуток, электрод-инструмент постепенно приближают к электроду-заготовке.

Преимущества электроэрозионной обработки
Этот метод позволяет изготавливать сложнейшие детали с большой степенью точности при помощи инструмента, который не испытывает механических деформаций и усилий.
Электрод - инструмент может быть из любого легкообрабатываемого материала, но им можно обрабатывать любые сверхтвердые и трудно- обрабатываемые материалы.
Этот метод особенно эффективен при изготовлении штампов сложнейших конфигураций из особо твердых сплавов.

Электронноионные фильтры.
В птицеводческих помещениях запыленность достигает 20 мг/м3, а на участках содержания молодняка - до 300 мг/м3 при норме 3-5 мг/м3. Очищая воздух, можно довести содержание взвешенных частиц до допустимой нормы, но снизить энергозатраты на создание здорового микроклимата можно только с помощью электронноионных фильтров, где в качестве источника энергии используется коронный разряд. Эти фильтры могут обеспечить очистку до 99% с удалением из воздуха частиц от долей до сотен микрон, причем при этом можно проводить одновременно и аэроионизацию воздуха. Электронноионные фильтры бывают трубчатые и пластинчатые. Очищаемый воздух проходит через электрическое поле коронного разряда, где взвешенные частицы (пыли, дыма, тумана) заряжаются, а потом под действием электрических сил осаждаются на электродах. Существуют одно- и двухзонные электрофильтры. В однозонных зарядка и осаждение частиц происходит в одной зоне, в двухзонных эти операции происходят в разных зонах.