通过外部磁场驱动电弧旋转产生相对均匀的等离子体是一种可能的改进等离子体放电特性的有效手段。利用高速摄像技术和虚拟仪器技术,观察并测量了大气条件下、非均匀磁场驱动的直流电弧等离子体阳极弧根运动以及电弧电压波动。结果发现:相比无外部磁场,非均匀外部磁场驱动下的直流电弧等离子体在旋转力和稳弧力的作用下阳极弧根旋转,均匀性提高;其电弧电压波动幅度增大,放电模式发生改变;伏安特性曲线向上平移,电弧等离子体炬放电功率提高。另外,由于等离子体射流的高速运动而引起的等离子体射流在喷口处径向扩张,使等离子体射流横截面扩大,进一步提高了射流的均匀性。从结果中可以看出,外部磁场改善了直流电弧等离子体炬的基本特性,对直流电弧等离子体炬应用效率的提高具有重要的意义。 磁场引起的电弧等离子体射流的变化，但对引起射流的变化机理还无系统性的认识，故进一步开展外部磁场引起直流电弧等离子体射流变化研究仍很有意义。本文在利用高速摄像技术研究外部磁场作用下等离子体均匀性的同时，利用虚拟仪器技术对等离子体炬的电弧电压、电流进行测量，通过对实验现象的分析给出外部磁场引起电弧等离子体发生器放电特性及射流变化的物理机制。外部磁场对直流电弧-电动折弯机数控钢管滚圆机滚弧机张家港液压滚圆机滚弧机１—三相整流电源；２—水冷水箱；３—氩气瓶；４—示波器探头；５—等离子体发生器；６—励磁电源；７—示波器；８—高速摄像机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name；９—计算机图１实验装置实验装置及实验方法实验装置如图１所示，由磁控直流电弧等离子体炬、三相整流电源、励磁电源、水冷系统、供气系统、虚拟仪器测试系统和高速摄像机等７个部分组成。电弧电源的额定功率为３０ｋＷ，电弧电流根据需要调节。实验中的励磁电流可以根据需要改变。虚拟仪器测试系统由数字示波器ＴＤＳ１００２和计算机等组成。图２为磁驱动直流电弧等离子体炬的示意图，包括１个阴极和１个圆柱面阳极及绕在阳极外的励磁线圈。阴极材料为铈钨合金，阳极材料为紫铜、内壁半径５ｍｍ。为避免气流旋转对电弧运动带来影响，采用轴向进气，气体流量由质量流量计控制。图３为等离子体炬外加励磁线圈电流为９６０Ａ·匝时场强空间分布（坐标系见图２，坐标原点为阴极端点）。磁感应强度对轴向Ｚ的变化很敏感，对径向ｒ的变化不敏感，线圈中部磁场最强，两端最弱。弧区的磁场呈非均匀分布，轴向Ｂ由外部磁场对直流电弧-电动折弯机数控钢管滚圆机滚弧机张家港液压滚圆机滚弧机本文由公司网站滚圆机网站采集转载中国知网资源整理!www.gunyuanji.name