Исследование электроэнергетических характеристик генератора импульсной закрученной плазмы тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

7г б'од

2 3 ОПТ 1235

КАЖСНАЛЬНАЯ АКАЛЕЖ1 НАУК КЫРГЫЗСКОЙ РЕСПУБЛИКИ

ИНСТИТУТ ФИЗИКИ

\

Специализированный Совет I 01.Э4.08.

на правах рукописи

ЭСТЕБЕСОВ Т0КТ0ГАЗЫ КОШЙЕВЙЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРА ИМПУЛЬСНОЙ ЗАКРУЧЕННОЙ ПЛАЗМЫ

специальность 01.04.14 - теплофизика и молекулярная физика

Автореферат ' диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Бишкек-1995

Работа выполнена на кафедре физической электроники Кыргоснацуниверситета.

»

Научные руководители - доктор физико-математических наук,

профессор,член.кор.HAH КГ Жайнаков А.Ж.

кандидат физико-математических наук, доцент Чокоев 3.(5. Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

профессор Лелевкин В.М. кандидат технических наук,старший научный сотрудник Татнбеков А.Т.

Ведущая организация - Казахский энергетический институт.

Зашита состоится " {Р " KPoi-^U^ 1995г. в. на заседании Специализированного Совета Д 01.94.08 по присукдению ученых степеней доктора и кандидата нате в институте физики HAH Кыргызской Республики: 720071 г. Бишкек, проспект Чуй, 265а.

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Национальной Академии Наук Кыргызской Республики.

СФ

часов

Автореферат разослан " 1Э95г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, —

к.ф-м.н,старший научный сотрудник Д.К.Меренкова

* г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ Актуальность работы .Значительнее возрастание в-последние голы интереса к импульсным разрядам связано с разработкой ряда перспективных технологических процессов,получивших широкое распространение в промышленности,например,в современных технологиях по-, лучения и обработки материалов с заданными физическими свойствами, с помощью объемной плотной плазмы.Одним из путей получения, данного источника концентрированной энергии является использование явления электрического взрыва проводника в разрядном промежутке .

Известные до настоящего времени теоретические и экспериментальные исследования в этом направлении,в основном,относятся к прямолинейной конфигурации проводников.Хотя форма взрывающегося проводника имеет принципиально важное значение,так как от этого фактора существенно зависят размеры образующейся плазмы,ее- температура, и т.д.Если в отличие от широко известной прямолинейной тонкой проволоки использовать проводник спиралевидной .формы,то то возможно получение импульсной закрученной плазмы (ИЗШ большего объема с управляемыми теплофизическими параметрами.

Для образования импульсной плазмы при взрыве проводника,наиболее важным элементом является генератор,который,в зависимости от геометрии взрывающегося проводника,может формировать облако импульсной плазмы различной плотности а размеров.

Наиболее важными параметрами генератора ИБП являются его электрические и энергетические характеристики.Электрические характеристики,в частности,вольтамперная характеристика (ВАХ),определяются активным сопротивлением,индуктивностью и емкостью не только самой плазмы и разрядного промежутка,но и в сильной степени зави-

сят от аналогичных параметров остальных элементов разрядного контура.В частности,в источйике Подмотенского,равномерность ввода энергии в разряд осуществляется с помощью искусственной lc-линии.

Использование же спиралевидной конфигурации плазменного объема

i

представляется энергетически более выгодным.Энергетические харак-. теристики однозначно определяют такие параметры,как активная и

■ реактивная,мощность,КВД и др. ■'г .

Известно,что при проведении измерений импульсов тока и напряжения, возникают определенные трудности,вызванные высокой скоростью изменения этих величин (от Юх0А/с и I09 В/с и более),ам-

с

плитуДа которых могут достигать гигантских значений (от 10й А и * —с

10* В и более) за очень короткий промежуток времени (>10 °с). Для регистрации этих характеристик ИБП,необходимы соответствующие быстродействующие двухлучевые осциллографы,эффективное использование которых возможно только при тщательной реализации мер по из защите от различного рода помех.Измерение импульсов тока и напряжения ИЗП осуществлялось с помощью пояса Роговского и омического делителя напряжения.Выбор этих типов датчиков был сделан в связи

л

с тем,что для ожидаемых значений токов í-vlO^A),использование шунта,оказалось нецелесообразным.Поэтому в качестве датчика напряжения был использован делитель напряжения на активных сопротивлениях,что позволило на ожидаемых частотах токй (свыше 100 кГц),значительно исключить влияние на сигналы собственной емкости активных сопротивлений. '

Таким образом,проблема разработки и создания генератора ИЗБ

т т

(ГКЗП) сверхвысокой мощности <у Ю-^Вт) с малоиндуктивным накопителем энергии,работающего на основе электрических взрывов проводников сложной конфигурации,реализация способов зашиты измеритель-

ной аппаратуры от воздействий разного рода помех и моделирование исследуемых разрядных контуров являются одной из актуальных задач современной физики плазмы,которые представляют значительный научно-практический интерес.

Цель работы заключалась в разработке и создании экспериментального генератора,генерирующего объемную ИЗП,в проведении комплексных экспериментальных исследований по изучению электроэнергетических характеристик ГИ311 и моделирования разрядного контура ГЙЗП.

Для достижения этой цели ставились и решались следующие задачи: I.Разработка и создание экспериментального генератора объемной ИБП с малоиндуктивным накопителем энергии, тешюфизические параметры которого можно регулировать,изменяя геометрию взрывающейся проволоки.

2 Провести комплексные исследования электроэнергетических характеристик ГИЗП.по экспериментально полученным осциллограммам импульсов тока и напряжения.

3.Создать аналитическую модель разрядного контура ГИЗП с целью использования этой модели .для понимания физики исследуемых процессов и дальнейшего усовершенствования подобных генераторов.

Научная новизна результатов работы состоит в следующем:

-Электрофизические исследования разрядного контура ИБП показали, что во всех изученных режимах работы импульс тока носит квазилинейный характер.

-Установлено,что по величине удельного линейного активного со-

-Т -? •

противления (10 -10 ом/см) разряд ЙЗП,развивающийся по спиралевидному каналу,занимает промежуточное место между дуговым и тлею-щши разрядами.

.. -Исследована зависимость длительности нротекания импульса тока, от собственной индуктивности ИЗП.Выявлено,что ее вид определяется родом материала взрываемой проволоки.В частности,для легкоионизи-руемых элементов (си.) длительность протекания импульса тока практически не зависит от собственной индуктивности ИЗП,в то время ч как для трудноионизируемых .элементов (м) она возрастает с увеличением собственной индуктивности ИЗП.

-Экспериментально установлено,что с ростом собственной индуктивности ИЗП возрастает число регистрируемых полупериодов тока,причем их длительность слабо зависит от собственной индуктивности ИЗП и имеет устойчивую тенденцию к уменьшению.

Практическая значимость работы состоит в том,что полу ченные результаты могут быть использованы:

- при изучении и моделировании разрядных контуров с малоиндуктивным накопителем энергии.

- при создании генераторов объемной плотной плазмы.

- при оптимизации параметров РК и эксплуатации ГИЗП с целью синтеза тугоплавких соединений в промышленности.

Защищаемые положения: I.Разработана и создана экспериментальная установка.генерирующая ИЗП на основе использования электрического взрыва проводников сложной геометрии. 2.Закрученная форма протекающего тока значительно повышает индуктивность разряда,переводя его в квазилинейный режим с ограниченным выделением активной мощности. '3.Активное .сопротивление ИЗП не зависит от линейной и разрядной напряженностей приложенного электрического поля,что указывает на наличие определенных условий существования плазмы ИЗП.

i.C- увеличением начального разрядного напряжения возрастает и со-щая длительность разряда,з основном за счет увеличения количества полупериодов тока и соответствующего снижения величины Л ИЗП. 3.Исследование зависимости величины r ИЗП от параметров взрываемой проволоки,показало принципиально ее разный характер для разных стадий развития разряда.В частности,установлено,что в начальный стадии увеличение диаметра проволоки приводит к'росту R из-за'слабой ионизации плазмы.

Структура И объем диссертации : Диссертация состоит из введе-шя,четырех глав,заключения и списка цитируемой литературы.Обшая збъем диссертации 126-страниц,включая 31 -страницы с рисунками и 8 - страницу библиографии, 38 содержащей наименование, 4 таблиц.

Вклад автора.Основные результаты диссертационной работы опуб-гикованы в Э публикациях,список которых приведен з заключении.

Апробация_работы И_ПУбЛИКащга.Полученные в диссертации результаты доложены на Республиканском конференции по порошковой метал-[ургии 1 Фрунзе,1988),на IV Всесоюзной конференции ''Взаимодействие излучение плазменных и электронных потоков с веществом"(г.Фрунзе, /990),на ::: Межреспубликанском семинаре "Физика быстропротекаю-[их процессов"(Гродно,1992),на межреспубликанском семинаре "изме-¡ительная техника в технологических процессах и конверсии произ-юдства"(Хмельницкий,1992),на научно-технической конференции фи-ического факультета по итогам НИР за 1992"г.(Бишкек 1992г.),на :аучной конференции профессорско-преподовательского состава посещенная 60-летию Кыргосуниверситета (Бишкек,1993).На межреспуб-иканском научной конференции "Физика и техника плазмы" (Минск, 994г),проведено обсуждение на объединенном семинаре института изики HAH KP 29 июня 1995г.

КРАТКОЕ .СОЛЕР1АЙЙЕ РАБОТЫ.

Во введении приведена о&цая характеристика работы,обосновано актуальность теш,описаны цели и задачи работы ее научная новизна и практическая ценность. <

\

Первая глава является обзором литературы.В нем рассматривается генераторы импульсов тока и -напряжения,их особенности и недостатки.При получении импульсной металлической плазмы применяется явление электрический взрыв проводников.Он привлекает исследователей своей исключительной простотой в реализации,поскольку для его осуществления требуется только заряженная электрическая емкость и средства подвода накопленной в ней энергии к проволоке .Достаточно отметить,что первые подобные опыты известны с 1774г.С тех пор до настоящего времени явления ЭВМ интересовало экспериментаторов с точки зрения как самого явления так и его практических приложений примерно с 1950г это явления стало представлять особый научный интерес и сейчас имеет уже довольно широкий круг применений в науке и технике.Наряду с традиционным использованием взрывающейся проволоки в качестве быстродействующего размыкателя электрической цепи,в настоящее время применяется и иные ее свойства,например, как источника различных видов энергии:

Механиче ской,электромагнитной,лучистой тепловой.Соответ ственно взрыв проволок и тонких фольг лежит в основе мощных генераторов ударных волн,электромагнитных импульсов,источников света,синтеза тугоплавких и особо прочных новых Материалов.Особенный интерес вызывает и плазма образующийся в результате взрыва проволоки.В зависимости от того,взрывается ли в вакууме или в газовой среде, плазма .является металлической и газометаллической.В последнем случае ионизация газа происходит под действием ударной волны или

в результате столкновительных процессов.Следует отметить,что в настоящее время отсутствует полная физическая картина процесса электрического взрыва проводника.

При проведении исследований импульсной плазмы.необходимо регистрировать форму импульсов тока и напряжения и измерять их абсолютные значения.Это производится с помощью осциллографа,на вход которого подается сигнал напряжения,пропорциональной по величине и подобной по форме измеряемой величины.Сигнал снимается со специальных датчиков,индуктивно или непосредственно связанных с контуром измеряемого тока.Обычно датчиками являются:активные сопротивления-шунты, датчики регистрирующие изменение магнитного поля вокруг токопроводника.а также различные безиндуктивные делители напряжение.В § 1.3.1 описаны метода измерения импульсов тока,а § 1.3.2.посвящена изучению методику измерению импульсов напряжения ИЗП.

Электрические измерения в мощных импульсных системах проводятся обычно с помощью довольно сложных оборудовании,поскольку осла-

п

бление сигнала без искажений порядка N 10°величины при ширине ос-

г»

лабляемой полосы частот порядка Ю^гц представляет собой непростую задачу.Мощный импульсный разряд порождает быстопеременное электромагнитное поле большой амплитуда и мощности,которые может создавать в измерительных цепях и внутри самих измерительных приборов 'наводки,значительно превышающие величину измеряемого сигнала § 1.3.3.1 посвящена изучению типов связи между силовой и измерительными цепями,а в 5 1.3.3.2 описаны виды помех на измерительную аппаратуру.

Поскольку в генерации помех определяющую роль играют прямой и магнитный типы связи,то в первую очередь необходимо решать пробле-

му ликвидации лишних ишедансов петли заземления и вводить экранирование .Следующий § 1.3.3.3 посвящен способов устранения помех.

На основе проведенного литературного обзора б первой главе формулируются цель и задачи диссертационной работы.

Вторая глава содержит описание экспериментальной установки (техники) и методику измерений.Для исследования электрических и энергетических характеристик ИЗП нужны генератор ИЗП,блок-схема которого приведена на рисунке I.

ПУ-пультуггравления;ВР-вакуумшй разрядник;ГЗ-генератор запуска; ВВ-высоковольтный выпрямитель;РП-разрядный промежуток;ПР-пояс Роговского;ОДН-омичвский делитель напряжения;С8-14 двухлучевой универсальный запоминающий осциллографа-сопротивления зарядки; СС и 3-система синхронизации и запуска;Ст*С2-батерея малоиндук-тибных высоковольтных конденсаторов марки ИМ-50-3.

Генератор ИЗП работает следующим образом.Высоковольтный выпрямитель заряжает до нужного напряжения накопитель энергии состоящий из малоиндуктивных конденсаторов емкостью Змкф каждый.В цепи разряда конденсаторов находится вакуумный разрядник.При подаче" на катод вакуумного разрядника иницирующего импульса от генератора запуска,происходит пробой вакуумного разрядника и тем самым конденсаторы оказывают замкнутым на разрядный промежуток. В последний предварительно помещаются спираль,выполненная из молибденового или другого провода толщиной V 0,1мм.В'момент подачи напряжения на разрядный промежуток происходит взрыв проволоки, и образуется высокопроводящий сшграловидный канал,по которому и4 протекает основной разряд.В экспериментах исследовались закрученная плазма,инициированная спиралью с разными параметрашкдлиной, диамэтром,различными материалами.

Рис.!.Блок-схема генератора импульсной закрученной плазмы.

Электрические характеристики разряда определялись с помощью пояса Роговского,охватывающего анодную шину разрядного контура,к омического делителя напряжения подключаемого параллельно разрядному промежутку.Сигналы с пояса Еоговского и омического делителя напряжения поступали на входыхдвухлучевого универсального запоминающего осциллографа С8-14 и регистрировались одновременно. Далее описывается расчет датчиков тока и напряжения ШП.В этой же главе рассматривается методику измерения импульсов тока и напряжения ИЗП и защиты регистрирующую аппаратуры от воздействия электромагнитных излучений.

В третьей главе посвящена моделированию разрядного контура генератора ИЗП.

Так,как генераторы ИЗП представляют интерес для практики,необходим анализ согласования разрядного промежутка,генерирующего подобную плазму,с электрическим контуром его питания.Уравнение мгновенных значений тока и напряжения для электричесой цепи генератора ИЗП имеет вид (рис.2);

1 - ^' М ^ -г- Г 1 с« - Ц..-37- + МО + МО = с (;)

и, 0 '

где: р-разрядник,ЗП-закрученная плазма,г^.С^ и-соответственно,

акивное сопротивления,емкость и индуктивности цепи питания.и (*), ип(+)-падение напряжения соответственно на разряднике и в разрядном промежутке. и ,

Поскольку закрученная плазма формируется в результате взрыва,тонкой спиральной проволоки,расположенный внутри плоскопараллельного .разрядного промежутка то последний,характеризующийся большими значениями активного сопротивления гп (*),индуктивности МО 11 емкости МО'может быть заменен эквивалентной цепью. Для решения уравнения (I) разрядного контура относительно Ць),

/

положим,что ,С, , =сгпе1 при НЭЧаЛЬНЫХ условиях,при -¡.^ , -;=>:* и,.., где и-напряжение зарядки накопителя энергии тогда для разрядного промежутка верны:

положим,ЧТО при ,с_=соп= !:, тогдэ = (г ) ,ПрИ НЭЧЭЛЬНОМ уСЛОвии -Тогда из системы уравнений (2) получим

■■Г'-г. - "г

, _ , г (3)

г. п+.

Учитывая (2) и (3) уравнение можем написать в следующем

"Л

виде (- - ) + <--г, (.1 - сп—!) = (4)

вх сГи с! и ---- , , с -. „ с--п (5)

П

Г 6>

Решая уравнение (5) окончательно получим следующие уравнение тока

и напряжения разрядного промежутка

.....--0^ _ . ^ ^ "

с_= г - г°- ="дась(—) - аЛ (8)

■де ? = ^ а2- о)2 == юг- а2 ; м ='

Коэффициент а-определяет уменьшение размахов значений тока и но-

сит название коэффициенты затухание,чем больше а тем быстрее затухает процесс.Величина ы в частном случае при а=0 является круговой частотой процесса и совпадает с резонансной частотой контура.При малом а(а<ы0рассмотренный процесс носит название колебательного или иногда .квазипериодического.

Для решения уравнения (7 Относительно П*) использовались экспериментальные данные <:экс,1.,из осциллограмм.В результате численных расчетов получены теоретические значения *те0р тока.. Предложенная аналитическая модель достаточно хорошо описывает экспериментально полученную зависимость ¿(-ь). Четвертая глава посвящена исследованию электроэнергетических характеристик ГИЗП.

Одной из основных характеристик ГИЗП является вольтамперная характеристика (ВАХ) его разрядного контура определяемая активным сопротивлением (и) плазмы,индуктивностью (ь),емкостью электрической цепи и др.ВАХ ГИЗП сильно зависит от реактивных параметров как разрядного контура,так и самой плазмы,имеющей закрученную геометрию.

По экспериментальным осциллограммам строились ВАХ.При этом установлено,что ВАХ имеют вид спирали,сходящийся к началу системы кординат.Это свидетельствует о влиянии нелинейных параметров разрядного контура и закрученной плазмы на режим работы генератора. ИЗП имеет ряд преимуществ по сравнению обычной линейной плазмой В частности,обладая заметной индуктивностью она позволяет в широких пределах варьировать термодинамические параметрами путем изменение энерговклада.Последнее определяется временем активного сопротивления самой плазмы.По осциллограммам тока и напряжения определялось й закрученной плазмы в точках соответствующих экс-

тремумам тока в эти моменты времени,реактивное сопротивление плазмы имеет минимальное значение.

Одним из основной характеристикой импульсной закрученной плаз-лвляется линейное удельное сопротивление (р) р= п/1 плазмы.Где 1-длина взрываемой проволоки и для нашего эксперимента равна 1»15см,к-активное сопротивления плазмы.Проведены эксперименты по измерению р и по результатам измерений построены временная зависимость линейного удельного сопротивления при взрыве медной проволоки, диаметр и исходное сопротивление которой были равны <^=0,75 мм, г =0,63 10 г'ом. Как видно из рис.3,р закрученной плазмы выше исходного сопротивления проволоки г.На рис.4,показан анологичный график для вольфрамовой проволоки(¿=0,15мм,г=0,5ом)условия опыты были таковы,что изменялось напряжение при неизменном |.=6см.В этом р уменьшается по сравнению с г.Все это свидетельствует о том,что плазменное облако,образующееся при взрыве проволоки характеризуется определенными условиями существования,заметно отличными от линейной импульсной плазмы.

Для выявления зависимости р от линейной (Е1=ч/1,кВ/см)и разрядной ) напряженностей электрического шля и проведены эксперименты по определению этих величин.При этом установлено,что р пределах точности нашего эксперимента не зависит от линейной и разрядной напряженностей приложенного электрического поля,что также указывает на наличие определенных условий существования импульсной закрученной плазмы (рис.5,рис.6).ПО' рисункам (3+6)- также можно отметить,что ВАХ для Ио и и по форме в основном не отличаются, благодаря близости их теплофизических свойств,в то время как для Си она имеет меньщую "закрутку" (температура плавления Си-10830С,Мо-26220С,М-338а°С).Причем я закрученной плазмы Си з'нача-

/

/ . /

4 А/'

г

0x10 ^.ок/ск

»V

А- 8кЕ О — 6кВ * - ЛкЕ Й=0.15ни

i■: О"Тс

Рис ,Эавис»«иост1> линейного " удельного Я от 1

Рис Зависимость лкнеймего удельного от

\

Л

А О:-; 10 , ок/ск

ii..

4-

Д—2-

'V/

►Мо

»Си

ох 1;

-шСа

-тг-

в^ .ке / сь1

С,4

^ , О

РисЗависимость линейного удельного Я от линейной напри-«еениости электрического поля.

рне■^■зависимость линейного удельного сопротивления от разрядной напряженности эле«, тричеекого поля.

■

■

»

t t

лв разряда больше чем у Мо и ы.Хотя по истечении 60-80 мкс от начала процесса R этих материалов примерно уравновешиваются.Подобные различия в ВАХ связаны с механизмом взрыва исследодованных проводников.Взрыв меди сопровождается более длительной токовой паузой,чем взрыв Мо и W.Процесс образования токопроводящего канала в газопаровом облаке происходит в течение этой паузы,практически до полной атомизэши материала проволоки.В течение этого промежутка времени значение разрядного тока будет неустойчиво,тем меньше -. закрученной плазмы в начале протекания основного разряда. Для выявления зависимости активного сопротивления ИБП от параметров взрываемой проволоки,были проведены измерения R для разных диаметров проволоки (d= 0,08:0,15-0,4 мм) при этом установлено, что в начальной стадии развитии разряда увеличения диаметра проволоки (d) приводит к росту R из-за слабой ионизации плазмы.За 60 мкс после начала разряда с прогревом токопроводящего канала,в начале r перестает зависеть от <4 и только после 120 ?лкс от начала разряда оно входит на нормальной обратной пропорциональной зависимости от d~2(рис.7).Такая же картина наблюдались при взрыве трудноионизируемых материалов (w,ffo).

Проведены эксперименты по установлению зависимости продолжительности токового импульса (-t^^ ) от собственной индуктивности ИЗП.По осциллограммам тока определены t^g^ .При этом установлено, что ее вид определяется родом материала взрываемой проволоки.Для легкоионизируемых элементов (Си.) продолжительность токового импульса практически не зависит от собственной индуктивности импульсной закрученной плазмы,в то время как,для вольфрама и молибдена продолжительность токового импульса возрастает с увеличением собственной индуктивности импульсной закрученной плазмы (рис.8).

Рк с .Зависимое ть активного сопротивления КоП от параметров взрываемой проволокк .

Рис .Зависимость длительности протекания токового импульса от собственной индуктивности КЗП.

Рис ^ .зависимость г.ериодов тока от тиькости КЗП.

длительности полу-собствевкой икдун-

Данные зависимости объясняются разными условиями выделения активной мощности импульсной закрученной плазмы.

Из экспериментов по измерению продолжительности полупериодов тока,установлено,что с ростом собственной индуктивности ИБП возрастает число регистрируемых полупериодов тока,причем их длительность слабо зависит от собственной индуктивности ИБП и имеет устойчивую тенденцию к падению (рис.9).Данная характеристика не ^'зависит от температуры плавления материалов взрываемой проволоки.

Энергетические характеристики ГИЗП определяются такими параметрами,как активная,реактивная мощности,КПД и др.Используя экспериментальные осциллограммы тока и напряжения ШП,проведено исследование зависимости мощности выделяющееся в разрядном контуре от времени для различных параметров ГИЗП. Значение мощности вычислялось по осциллограммой по формуле.

Р = | I и| (4.1)

Проведены исследования зависимости мощности Р от различных значений напряжения на накопителе энергии: материал проволоки медь, диаметр проволоки ¿=0.15 мм, Е<1=(0,5;I;1,5?2)кВ/см,число витков п=6, Нп-= (0,2-. 1,1:2,5? 4,6}кДж.При этом установлено,что с увеличением напряжения,увеличивается мгновенное значение мощности,но рост р не прямопропорционален с ростом напряжения.р растет быстрее,чем напряжение.Это связано с тем,что с увеличением напряже-жения растет и ток.С увеличением напряжения наблюдается уменьшение длительности токовой паузы в связи с тем,что образованное на месте проволоки парогазовое облако очень легко пробивается.Зависимость периода разряде от напряжения-незначительны,потому что изменение кис-параметров цепи может быть несущественным.

Из проведенных экспериментов для установления зависимость р

от материала взрываемой проволоки (материал проволоки си,мо,м, Ее1=2кВ/см,п=6витков,й=0,15 мм,Ип=4,6 кДж) выявлено,что наибольшая энергия выделяется при взрыве медной проволоки.Для вольфрамовой и \ молибденовой проволоки выделенная энергия одинакова и равномерна по времен^ разряда.Это связано с разной температурой плавления этих материалов .Если при взрыве медной проволоки выделение мощности за каждый полупериод резко уменьшается,то этого не наблюдается для тугоплавких материалов (мо,и).Например на третьем,пятом полупериодах разница в выделении мощности не значительна.Здесь важно отметить еледующее,что при взрыве Мо и к проволоки токовая пауза почти отсутствует.Данную картину можно объяснить следующим образом: до распространения плазмы в парах разряда .проволоки пол- ' ностью не расплавляется т.е.цепь не нарушается.В этом случае тоже не наблюдалось изменение периода колебаний разряда.Это может быть связано с тем,что во время экспериментов влияние к плазмы было незначительно.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ/

I.Разработан и создан экспериментальный генератор объемной импульсной закрученной плазмы (ИЗП) с малоиндуктивным накопителем' энергии,теплофизичесними параметрами которой можно управлять в некоторых пределах,меняя геометрию ИЗП.

2.Электрофизические исследования разрядного контура генератора ИЗП показали, что во всех изученных' .режимах работы импульс тока носит квазилинейный характер,что обусловлено ее заметной индуктивностью, связанной с закрученной геометрией токового канала,несмотря на относительно большое активное сопротивление плазмы.

3.Установлено,что по величине удельного линейного активного соп-—т —°

ротивления (> 10 -10 *°ом/см) разряд ИЗП,развивающийся по спира-

• к

. снимает промежуточное место между дуговым и тлеющим разрядами и,таким образом,является специфичным по характеру своего протекания.

4.Показано,что сопротивление ИЗП, в пределах точности эксперимента,не зависит от линейной и разрядной напряженностей приложенного электрического шля,что указывает на наличие определенных условий существования плазмы ИЗП.

5.Исследование зависимости\величины сопротивления ИЗП от параметров взрываемой проволоки,показало,что она имеет принципиально разный характер для разных стадий развития разряда.В частности, установлено,что в начальной стадии увеличение диаметра проволоки приводит к росту из-за слабой ионизации плазмы.В дальнейшем,с прогревом токопроводвдего канала,вначале я ИЗП перестает зависеть от с1 и только потом оно выходит на нормальную обратно пропорциональную зависимость от а-2.Подобная картина наблюдалась для всех для всех исследованных взрываемых материалов.

6.Исследована зависимость длительности протекания импульса тока (*1Ш1) от собственной индуктивности С-Изп) ИЗП.Выявлено,что ее вид определяется родом материала взрываемой проволоки.В частности, для легкоионизируемых элементов (си) -ь^^практически не зависит от Ьдзд, в то время как для трудноионизируемых элементов (и)

^нмп 303Растает с увеличением 1-изп.Подобная картина объясняется разными условиями выделения активной мощности в ИЗП.

7.Установлено,что с ростом 1~лзп возрастает число регистрируемых полупериодов тока,причем их длительность слабо зависит от иизп и имеет устойчивую тенденцию к уменьшению.Данная характеристика ИЗП практически не зависит от рода материала взрываемой проволоки.

3.Установлено,что с увеличением начального разрядного напряжения

возрастает и общая длительность разряда,в основном,за счет увеличения количества полупериодов тока ^соответствующего снижения величины активного сопротивления ИЗП и роста доли мощности,выде-делянцейся б первом полупериоде.

Э.Разработана аналитическая модель разрядного контура ГИЗП и проведено ее численное решение,результаты которого достаточно точно описывают экспериментально полученную зависимость 1(*).

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ЙО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

I.Чокоев Э.С.,Эстебесов Т.К. Учебно-методическая разработка по методам измерения импульсов тока и напряжения.Фрунзе.-1989.-37с.

2.Куручбеков Т.А..Эстебесов Т.К. Импульсная .закрученная плазма для технологического применения./'Тезисы докладов Республиканской конференции по порошковой металлургии.. Фрунзе.-1990.-с.106-109.

3. Чокоев Э.С., Эстебесов Т.К. Моделирование разрядного контура с винтовой плазмой./-'Тезисы докладов U Всесоюзной конференции "Взаимодействие излучения,плазменных и электронных потоков с веществом".Фрунзе.-1990.-с.156.

4. Чокоев Э.С., Эстебесов Т.К.Закрученное газоплазменное образование а.управляемым временем жизни./.'Тезисы докладов Ш Межреспубликанского семинара "физика быстропротекакщих процессов".Гродно. -1992.-с.22.

5. Чокоев Э.С., Эстебесов Т.К.., Куручбеков Т.А. Помехоустройчивый синхронизатор для измерения мощных импульсов тока и напряжения.//Сборник тезисов межреспубликанского семинара измерительная техника в технологических процессах и конверсии производства.Хмельницкий.-1992.-с.79-80.

6. Чокоев Э.С., Эстебесов Т.К.Определения сопротивления закрученного плазменного облака.//Тезисы докладов научно-терре-

• к

тической конференции физического факультета по итогам НИР за 1992год, Бишкек.-1993.-с.15-16.

7. Чокоев Э.С., Эстебесов Т.К. Изучение энергетических характеристик импульсного генератора закрученной плазмы.. -Тезисы докладов научно-теоретической конференции физического факультета по итогам НИР за 1992год.Бишкек.-1993.-с.52-53. 3. Жайнаков А.Ж., Чокоев З.С., Эстебесов Т.К. Исследование влияния емкости на работу генератора импульсной закрученной плазмы..-.'Тезисы докладов научной конференции Кыргосуниверситета профессорско-преподовательского состава посвещенная ' 60-летию образования Кыргосуниверситета. Бишкек.-1993. -с.63.

9. Куручбеков Т.А.,Чокоев Э.С.,Эстебесов Т.К. Особенности импульсных токовых структур закрученной геометрией. Тезисы докладов межгосударственной научной конференции "физика и техника плазмы". Минск, Беларусь.-1994.-с.140-142.

р:е з ю м е

Импульстук разрядга кийннки жылдарда кебуреэк кенул буруунун неги: ги себеби болуп енер жайларда перспективасы кещтри технологиялык пропесстердин иштелип чыгышы болуп эсептелинет.Мисалк кблвмдуу>ты: плазманын жардамы менен белгалуу физикалнк касиетке эз болгон мат! риалдарды алуу жана иштетуу,акыркы технологиянын негизин тузет-Опи энергияск бир жерге топтолгон булакты алуунун негизги жолу болуп, разрядник аралыкта ичке зымдын электрдик жарылуу кубулушун колдон: болуп эсептелет.Азыркы мезгилге чейин белгилуу болгон эксперимент; лык жана теориялык изилдеелердун багыты негизинен туз зымдьш жары, шынан пайда болгон плазманын устунде жургузулген.

Бул жерде жарылуучу зымдык формасы негизги приншпиаллык маанга эз болот,себеби бизге кендри белгилуу болгон ичке туз зымдын орду] формасы оромо турундегу зымды колдонсо.анда тешгофизикалык параме' лэри башкарылуучу,тыгыз,кблвму чоц оромо турундегу импульстук пла; маны алууга болот жана аны изилдве актуалдуу маселе болуп эсептел«

Иштин максаты болуп твмвнкулвр эсептелет: зкмдын конфигураииясын езгертуу аркклуу термолинамикалык параметр« рик кандайдыр бир аралыкта езгерте алэ турган, оромо турундегу импульстук плазма генераторун тузуу.Ал генератордун электроэнергетш лык мунездемвлбрун изиллее жана ошол генератордун разрядный конту] моделцештируу болуп саналат.

Жургузулген эксперименталдык изилдеелердун негизинде темвнкудей жыйынтыктар алынды:

- Генератордун разряддык аралыгындагы бардык режимде жургузулген электрофизикалык изилдеелер токтун импульсу квазисызыктуу мунезге ээ экендиги керсетулду

- Оромо турундегу импульстук плазманын сызыглуу салншткрмалуу каршнлыгы човдугу ' %10_х-Ю_0ом/с?>1) боюнча жаа жана булбулдевчу рэзряддардын ортосундагы аралыкта татары аныкталдк ''

-Биздин жургузген эксперименттин тактыг^шын чегишге оромо турукле гу импульстук плазманын активдуу каршылыгы электр талаасынын сызыь туу жана разряддык чьщалыштарынан кез каранды болбостугу аныкталдь ' - Оромо турундегу импульстук плазманын ездук индуктивдуулугунун есушу менен токтун жарым мезгилдеринин саны веет,бирок алардын узактыгы плазманын вздук индуктивдуулугунен начар кез каранды боле жана турактуу темендеечу тенденцияга ээ болот.Импульстук плазманын бул мунездемесу жарылуучу зымдын материалынан кез каранды болбойт.

" M " ft P .

Lsst time i.T.pulsf? d i sc r.e.r ge att-act m;1; attention,because it Jiav t-s> msec ir, many jî'sssctive tschr.clcjsî.^r •?-.;згг;г1 ?,th.e tac"? -í •Tirriem technclegv play the cttair.ing anü prccsssing astsrisls wir '-.h giver, pr.vsical prrpertiss,usinq vo lurr.c-tr ir al änri Sense plasma. Tc attain the n^certrsted seurce c* energy the nsir, way is tc 'i» the electrical «vplsvien c-f thin wir» ir. discharge —»çi-n. Ir present tijnß «Ii t.newn eííce-imentel ens thecretic»! arveetigatï-

'Г.З 7-3S.ed -r. TIC ; ni". CT Straight vj

Put 1Г; this Case the ^îr.ï С ^ Wire r-lsy pri-ieirel -rl?.?P754 = e : ' •.»» ta it s л wars in the -<r>r"> cf «cirai , j» rfctain the dsrcy

ijipr.ls plasm?: with la's* vt! uwr E"d ¡íi-igifcíe themc-di-..-.г.! -

Mi porar,etrr>s. It is actual tc invs^tignts this -Jasra.

Thc? ai-Ti z* icr:: •-■is s ! 1 cwi ~ g : tc r-rsts esterater s* pla~

■яэ ir. -.jus1- "-г-в гзг retain spiral plas.Ti." ar.d by rhar,gi~g ths * : gu"a tier, e-® wi ran change the ther.-ricdinanicai ргг;.яб t-f?-

:n с 2 me "sgicn.T.r investi gats tKe electrical and energética! :ta-""setci s t i es r"* this, gen r-a ter , arc create the Tirdel C"* di s c'-.s-es rrrtcjr s"? the gsne".tcr.

Pasing ::n car*"; mg cut SMpc-r i.nsntaî investiga tiers tcrr 'cllcwirg -esults;

- it -'las =~cwn,that in ail investigate recirs m discharge regier, the i,т,pulse sur-,e-t has ouasiiirear character,

- t'-c- value c-f linear rpecifi: -esistansn cf scirai irpuise clae-

_» _2

7iaivI0 - 10 CM/CM? lays between зг; diseñares ar.d glow discharge.

- it was shewn that m limits c.f эчperi.-nents rrecisicn the active resístanse et spiral plasma den ' t depend en elect,- -'ield and /cita g e z* discharge.

- hv grewing c-f c-wn inductance et Spiral claa.na grevis the gua.nta-ty e* cur-ert ha Iх perieds,tut their duratier. weakly depends r~ rwr. inductance c.f pi as,Tia and have a tsnriency cf remanent dscrea-sing.This characte- cf impulse plas.T.a der ' t seperd en .Tiateriai e-* s :-:p 1 cs ic r; wire.