[发明专利]一种紧凑型交流电弧加热装置及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种紧凑型交流电弧加热装置及其驱动方法，装置包括设置在同一平面或两个平面上的至少两对针电极对以及连接所述针电极对的驱动模块；针电极对包括正极针和负极针，各对正极针和负极针相对布置且沿中心对称、径向排布，针电极外端与驱动模块相连；驱动模块包括低功率变压器和高压二极管，低功率变压器的原边为两同名端相反的绕组，副边为单个绕组，在副边上连接有高压二极管；副边输出端连接到对应的针电极对的正极针和负极针；驱动模块的控制信号遵循时序依次驱动各针电极对产生电弧，实现电弧加热。本发明的多对电极排布紧凑，并且工作时电弧不会发生串线，使得电极的使用寿命长、工作稳定，适于在电弧加热场合应用。

技术领域

本发明属于电弧加热领域，具体涉及一种紧凑型交流电弧加热装置及其驱动方法。

背景技术

小功率气体加热的场合，通常利用正负针电极放电产生电弧，获得一个具有极高温度和温度梯度的热核心，当气流通过电弧时可以迅速被加热。

目前国内外的研究大多数是单对针电极放电产生高温电弧。该装置结构简单，能效高，然而由于电弧温度高、电弧等离子体动量大，在电弧热力作用下，装置针电极容易被烧蚀，影响加热装置使用效果和寿命。采用多对电极分散电弧电流的方法可以减少烧蚀，但是当多对电极距离较近时，极容易发生电弧串线的情况，如在直流情况下，第一对电极的正极与第二对电极的负极间产生电弧，而第二对电极的正极与第一对电极的负极间产生电弧，影响到电弧的空间分布，使加热效果、装置电气特性发生改变，因此要求多对电极距离足够远，最终使加热装置的体积增加，电弧分散也降低了等离子体温度。

发明内容

针对现有电弧加热装置使用寿命短，作用面积小的问题，本发明提供一种紧凑型交流电弧加热装置及其驱动方法，使得在紧凑的空间内多对电极放电，形成加热核心，并且各对电极互不影响地工作，避免电弧串线的情况发生。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种紧凑型交流电弧加热装置，包括设置在同一平面或两个平面上的至少两对针电极对以及连接所述针电极对的驱动模块；

所述针电极对包括正极针和负极针，各对正极针和负极针相对布置且沿中心对称排布，并沿着径向镶嵌在石英管道内，针电极外端与驱动模块相连；

所述驱动模块包括低功率变压器和高压二极管，低功率变压器的原边为两同名端相反的绕组，副边为单个绕组，在副边上连接有高压二极管；副边输出端连接到对应的针电极对的正极针和负极针；驱动模块的控制信号遵循时序依次驱动各针电极对产生电弧，实现电弧加热。

优选的，所述每对针电极对的电极间距为5～15mm。

优选的，所述针电极对数为2～5对。

优选的，所述设置在同一平面的多个针电极对均匀分布，正极针与负极针相邻排布，所有针电极对的正极针与负极针连线经过同一点，连线通过对称中心的正、负极针构成一对电极对。

优选的，所述设置在两个平面上的多个针电极对均匀分布，正极针沿中心环形排布在同一平面，负极针沿中心环形排布在另一平面，两个平面互相平行，所有针电极对的正极针与负极针连线经过同一点，连线通过对称中心的正、负极针构成一对电极。

优选的，所述正极针与负极针所在平面相距为3～7mm。

优选的，所述低功率变压器的原边的两同名端相反的绕组包括同名端与原边相同线圈和同名端与原边相反线圈两组线圈，副边线圈一端经过高压二极管输出。

优选的，所述驱动模块的输出端的输出正极与一对针电极对的正极针相连，输出负极与该针电极对的负极针相连。

优选的，所述针电极对的正极针和负极针均为尖端直径20μm的钨针；电极针的外端连接高压导线。

本发明进一步给出了紧凑型交流电弧加热装置的驱动方法，包括以下步骤：