Принципиальная электрическая схема получения электрогидравлического эффекта

Начиная с 1933 г,, исследовались явления, возникающие в зоне высоковольтного искрового разряда в жидкой среде. В начальной стадии эти исследования подтвердили существующие данные о том, что такой разряд легко возникает только в диэлектрических жидкостях, а в жидкостях с ионной проводимостью происходит лишь в случаях очень малой длины искрового промежутка и всегда сопровождается обильным газо- и парообразованием.

Механическое воздействие жидкости на объекты, помещенные вблизи канала разряда, получаемого по традиционной схеме с прямым подключением конденсатора на разрядный промежуток в жидкости, практически ничтожно для жидкостей с ионной проводимостью и сравнительно ощутимо лишь в среде жидких диэлектриков. Оно определяется весьма незначительными давле­ниями внутри парогазового пузыря, возникающего вокруг зоны разряда. Создающиеся в жидкости гидравлические импульсы имеют пологий фронт и значительную длительность протекания, при этом обладают небольшой мощностью.

В связи с этим необходимо было найти условия, в которых действие гидравлических импульсов могло бы быть резко усилено. Для этого требовалось уменьшить толщину парогазовой оболочки и сократить продолжительность разряда, в течение которого она создается. Одновременно необходимо было повысить мощность единичного импульса.

Решить эту задачу оказалось возможным путем разработки принципиальной электрической схемы, которая обеспечила подачу тока на рабочий промежуток в виде короткого импульса при помощи мгновенного «ударного» подключения накопителя энергии.

С этой целью автором был введен в электрическую схему формирующий воздушный искровой промежуток, что позволило 'в жидкостях с ионной проводимостью изменить характер искро­вого разряда, резко усилить его механическое действие [7, 14].

Дополнительный формирующий воздушный промежуток позволяет накапливать заданное количество энергии с импульсной


 

 

 

 

 

 

 

п К1 . /•% /-^   <5  
И V С = <РП = РП  
~ ^  
     

подачей ее на основной промежу­ток; значительно сократить дли- к тельность импульса и предотвра- 0~^—'—л титьвозникновение колебательных ~ 3

процессов; создавать крутой фронт ^______ }

Рис, 1.1. Электрическая схема для воспроизведения ЭГЭ с одним фор­мирующим промежутком (К — за­рядное сопротивление; Тр — транс­форматор; V — выпрямитель; ФП — формирующий искровой промежу­ток; РП — рабочий и искровой про­межуток в жидкости; С — рабочая емкость — конденсатор)

импульса, исключая возможность перехода к дуговому разряду; получать при заданном основном межэлектродном промежутке лю­бые из допустимых для исполь­зуемого источника питания значе­ния тока и напряжения; регули­рованием длины формирующего промежутка изменять форму им­пульса и характер разряда на основном рабочем промежутке в жидкости. Именно формирую­щий промежуток явился обострителем импульса тока, позволив­шим перейти к напряжениям гораздо большим, чем напряжение пробоя рабочего промежутка в жидкости.

Таким образом, для создания электрогидравлических ударов была предложена схема (рис. 1.1), включающая источник питания с конденсатором в качестве накопителя электрической энергии. Напряжение на конденсаторе повышается до значения, при кото­ром происходит самопроизвольный пробой воздушного формирую­щего промежутка, и вся энергия, запасенная в конденсаторе, мгновенно поступает на рабочий промежуток в жидкости, где и выделяется в виде короткого электрического импульса большой мощности. Далее процесс при заданных емкости и напряжении повторяется с частотой, зависящей от мощности питающего трансформатора.

Автором также были предложена схема с двумя формирующи­ми промежутками. Как оказалось, введение двух формирующих искровых промежутков позволяет получить некоторое повышение

 

 

 

 

 

 

п М , О Г>   <3  
\л V С = <РП1 - РП ФЛ2 П П  
^.- Ц  
     

крутизны фронта импульса, а глав­ное, делает схему симметричной, более управляемой и безопасной в обращении (рис, 1.2). Но, поскольку при этом возрастание крутизны фронта импульса неве­лико, а сложность изготовления схемы повышена, на практике ее почти не применяют.

В дальнейшем автором были предложены и другие схемы (см.

Рис, 1.2. Электрическая схема для ГЛ' 3> ' °ДНаКО формирующий ПРО-
воспроиавсдения ЭГЭ с двумя фор- межуток (в различных его моди-
мирующими промежутками фикациях, например, в виде





Ш эта/

П этап

а) 1ятап

®

VI этап

V этап

IVэтап

игнитрона) применяют во всех современных электрогидравли­ческих силовых установках.

Опытным путем была установлена возможность широкого варь­ирования параметрами принципиальной электрической схемы, воспроизводящей электрогидравлический эффект. Это дало осно­вание ввести понятие «режим работы» силовой установки, подра­зумевая под этим значения основных параметров схемы: емкости и напряжения [3, 6] . Были определены три основных режима: жесткий У>50 кВ; С<0,1 мкФ; средний — 20 кВ<У<50 кВ; 0,1 мкФ<С<1,0 мкФ; мягкий У<20 кВ; С>1,0 мкФ.