ВИЗНАЧЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ ТРІОДНИХ ЕЛЕКТРОННИХ ГАРМАТ ВИСОКОВОЛЬТНОГО ТЛІЮЧОГО РОЗРЯДУ ІЗ ПЛОСКИМ ДОПОМІЖНИМ ЕЛЕКТРОДОМ

Анотація

У статі описується математична модель тріодних електродних систем високовольтного тліючого розряду із плоским допоміжним електродом. Такі електронні гармати знаходять широке впровадження у промисловості для виконання технологічних операцій зварювання, паяння, відпалювання виробів, нанесення композитних керамічних покриттів та для переплавлення тугоплавких металів з метою їх очищення від шкідливих домішок.  Запропонована математична модель базується на визначенні положення плазмової межі через аналітичне розв’язування кубічного рівняння з використанням формул Кордано з урахуванням реальної геометрії електродів. Задача пошуку положення плазмової межі в електродній системі високовольтного тліючого розряду вирішується через розв’язок рівняння балаансу заряджених часток у розрядному проміжку. Спочатку задача визначення положення плазмової межі відносно катода була розв’язана для аксиально-симетричної системи із лінійною геометрією електродів. У статті розглянута структурна схема такої електродної системи та визначені базові параметри сформованої математичної моделі. Після цього, також через аналітичне розв’язування кубічного рівняння з використанням формул Кордано, отримана формула для перерахунку положення плазмової межі з одномірної системи до системи із конусним анодом. У статті також отримані формули для разрахунку енергетичної ефективності тріодної електронної гармати із конусним анодом та пламтинчатим електродом. Наведені та проаналізовані результати розрахунку енергетичної ефективності реальної електронної гармати. Розрахункові результати порівнюються з експериментальними даними. Всі експерименти були проведені в лабораторії електронно-променевих технологічних пристроїв Національного технічного університета України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». Отримана точність розрахунків, порівняно із експериментальними даними, складає біля 10 – 15%. Отримані в статті наукові результати є вкрай цікавими та важливими для науковців та інженерів, які займаються розробкою електронно-променевого технологічного обладнання та його впровадженням у сучасне виробництво.