This paper describes an experiment of detecting a temperature and components of arc plasma of electrical circuit breaker with a spectroscopic system. The system includes an optical fiber, a monochromator which has three gratings from low to high resolution and ICCD of which time resolution is 50 ns. This system enables measuring a temperature and components of arc plasma of a circuit breaker which is generated and extinguished in a few ms. We use a Planck's law and Boltzmann Plot method for calculating a temperature of arc plasma. A Xenon lamp is used for calibrating the system and this is very important for calculating a temperature of arc plasma. In this study, Arc plasma of Ag and Cu contact was investigated and these represent the contact of low voltage and extra-ultra high voltage circuit breaker, respectively. 8 $kA_{rms}$ test current was applied with a capacitor bank.
플라즈마 절단은 산업계에서 널리 사용되고 있으나 공정의 해석에 대한 연구는 매우 부족하다. 본 연구에서는 알미늄판재에 나타나는 온도분포를 해석함으로써 절달폭을 이론적으로 예측하고 자 하였다. 열유동을 해석하는데 있어서, 플라즈마 아아크의 강도가 폭방향으로는 정상분포 (Gaussian distribution)을 갖고 두께방향으로는 지수함수적으로 감소한다고 가정하였다. 측정된 아아크효율을 이용한 계산결과 이론적으로 예측된 절단부의 크기 및 형상이 실험치와 매우 잘 일치하였으며, 따라서 제안된 해석방법은 플라즈마 절달공정의 해석에 유용하게 적용될 수 있 었다.
The deionization behavior in plasma during arc discharge of mercury arc rectifier depends on ambipolar diffusion. It is shown here in the quantitative analysis that a diameter of arc path which affects the mercury arc rectifier characteristics is related with the density of charged particles in plasma, the particle number of extruguish ion, the deionizing time and the recovering time of grid controlled ability. The conclusion would he useful for designing a diameter of arc path of mercury arc rectifier by quantitative method. And it could be applied to the designing of electrical apparatus using arc discharge phenomena.
본 연구의 목적은 bracket 부착시 광조사시간을 획기적으로 감소시킬 수 있는 plasma arc light의 임상적 유용성을 visible light 중합시의 전단결합강도와 접착파절양상과 비교해 봄으로써 평가해 보는데 있다. 사람의 상하악 소구치를 포매하여 만든 레진블럭시편에 광중합 접착제인 Transbond$^{\circledR}$를 사용하여 수종의 bracket을 각각의 조건에 따라 부착한 후 만능 물성시험기를 이용하여 전단결합강도를 측정하고, 접착파절양상을 stereoscope을 이용하여 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. Plasma arc light를 이용한 수종의 bracket 접착시 metal bracket과 ceramic bracket의 전단결합강도는 임상적으로 사용하기에 충분한 값을 나타내었으며, resin bracket 경우 다른 bracket 비해 전단결합강도가 현저히 작은 값을 나타내었지만 임상적으로 사용이 가능한 값을 나타내었다. 2. Visible light를 이용한 metal bracket의 광중합시 광조사시간에 따른 전단결합강도는 광조사 시간에 따른 유의한 차이를 보이지 않았으며, 임상적으로 사용하기에 충분한 강도를 나타내었다. 3. Plasma arc light를 이용한 수종의 bracket 접착시 접착제 잔류지수를 통해 접착파절양상을 관찰한 결과, metal bracket과 resin bracket 경우 bracket기저면에 접착제가 반 이상 남아 있지 않은 경우가 많았으며, ceramic bracket의 경우 bracket기저면에 접착제가 반 이상 남아 있는 경우가 많았다. 4. Metal bracket의 부착시 plasma arc light를 2초간 광조사한 군과 visible light를 10초간 광조사한 군의 전단결합강도와 접착파절양상을 비교시 유의한 차이를 보이지 않았다. 6. Plasma arc light를 이용한 광중합시 광조사 거리에 따른 전단결합강도는 거리가 증가할수록 감소하였다. 이상의 실험 결과는 plasma arc light를 이용한 bracket의 접착시 전단결합강도 저하의 우려 없이 임상적으로 사용 가능함을 시사한다.
The vacuum interrupter (VI) is widely used in medium-voltage switching circuits due to its abilities and advantages as an environmental friendly circuit breaker. An understanding of the vacuum arc flow phenomena is very important for improving the performance of vacuum interrupter. In order to closely examine the vacuum arc phenomena, it is necessary to predict the magnetohydrodynamic (MHD) characteristics by the multidisciplinary numerical modeling, which is coupled with the electromagnetic and the thermal flow fields, simultaneously. In this study, we have investigated arc plasma constriction phenomena and an effect of AMF on the arc plasma with the high-current vacuum arcs for the cup-type AMF electrode by using a commercial finite element analysis (FEA) package, ANSYS. The simulation results applied with various AMFs and constant Joule heat generation show that strong axial magnetic field (AMF) permits the arc to be maintained in a diffused mode to a high-current vacuum arc. However, further studies are required on the two-way coupling method and radiation model for arc plasma in order to accomplish the advanced analysis method.
DC arc plasmatron is powerful plasma source to apply etching and texturing processing. Even though DC arc plasmatron has many advantages, it is difficult to apply an industry due to the small applied area. To increase an effective processing area, we suggest a DC-RF hybrid plasma system. The DC-RF hybrid plasma system was designed and made. This system consists of a DC arc plasmatron, RF parts, reaction chamber, power feeder, gas control system and vacuum system. To investigate a DC-RF hybrid plasma, we used a Langmuir probe, OES (Optical emission spectroscopy), infrared (IR) light camera. For RF matching, PSIM software was used to simulate a current of an impedance coil. The results of Langmuir probe measurements, we obtain a homogeneous plasma density and electron temperature those are about $1{\times}1010$ #/cm3 and 1~4 eV. The DC-RF hybrid plasma source is applied for plasma etching experimental, and we obtain an etching rate of 10 ${\mu}m$/min. through a 90 mm of reaction chamber diameter.
전북대학교 고온플라즈마응용연구센터에서는 지구 재진입 및 고온재료의 열부하 평가를 위해 0.4 MW 급 아크가열플라즈마 풍동을 이용한 내열재료의 삭마 거동 등을 연구해 오고 있다. 아크가열 플라즈마 풍동은 고엔탈피 플라즈마를 발생시켜 다양한 고열부하의 극한 환경을 만들어 낸다. 이를 위해서는 플라즈마 토치내에 공기유량과 입력전류 등을 조절하여 다양한 열유속을 형성한다. 본 연구는 0.4 MW 아크가열 플라즈마 풍동의 다양한 방전 특성에 대해 조사하였다.
기존의 가시광선 중합기와 비교해서 plasma are light와 LED) 방식의 중합기를 이용해 브라켓을 치아표면에 접착한 후 탈락시키는 실험을 시행해 각각의 중합방식별로 전단결합강도와 접착파절양상을 비교함으로써 임상에서의 유용성을 평가하고자 하였다. 교정치료를 위해 발거한 상, 하악 소구치 60개를 윈통형의 레진블록에 매몰하여 시편을 제작하였다. 광중합형 접착레진인 Transbond XT를 이용하여 광중합 방식별로 조건(가시광선 중합기는 40초, LED방식의 중합기는 20춘, 그리고 plasma arc light 방식의 중합기는 3초)에 따라 브라켓을 접착한 후 만능물성실험기로 전단결합강도를 측정하고 브라켓 기저면을 광학현미경으로 관찰해 접착파절양상을 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 가시광선 중합방식과 LED 중합방식으로 중합시킨 군간에 전단결합강도의 유의성 있는 차이는 없지만 plasma arc Light방식으로 중합시킨 군은 앞의 두 군에 비해 유의성이 있게 작은 간을 나타내었다(p>0.05). 2. 가시광선 중합방식으로 중합한 군과 LED방식을 이용한 군에서는 파절양상이 거의 유사하게 나타났다. 두 군 모두 잔류접착제가 치아면에만 있는 경우가 제일 적은 비율을 도였으며 브라켓 기저면에 50% 이상의 집착제가 남아 있는 양상이 더 큰 비율을 보였다. 3. Plasma arc light 로 중합시킨 경우에는 접착제가 브라켓 기저면에 50% 이하로 남아있는 양상이 큰 비율로 나타났으며 잔류 접착제 전체가 치아면에 남아 있는 경우는 15%였다. 이상의 실험결과 plasma arc light를 이용한 중합 방식이 가시광선이나 LED 방식을 이용한 중합 방식에 비해 유의성 있게(p>0.05) 낮은 전단결합강도를 보였으나 세 방식 모두 인상적으로 사용하기에 충분한 전단결합강도를 보여 유용하게 사용할 수 있음을 알 수 있었다.
This paper investigates a power supply of medium voltage with enhanced ignition characteristics for plasma torch. Series resonant half-bridge topology is presented to be a suitable ignition circuitry. The ignition circuitry is integrated into the main power conversion system of a multi-phase staggered three-level dc-dc converter with a diode front-end rectifier. The plasma torch rated for 3MW, 2kA and having the physical size of 1m long is selected to be a high enthalpy source in waste disposal system. The steady-state and transient operations of plasma torch are simulated. The parameters of Cassie-Mary arc model are calculated based on 3D magneto-hydrodynamic simulations. Circuit simulation waveform shows that the ripple of arc current can be maintained within ${\pm}10%$ of its rated value under the existence of load disturbance. This power conversion configuration provides high enough ignition voltage around 5KA during ignition phase and high arc stability under the existence of arc disturbance noise resulting in a high-performance plasma torch system.
This paper deals with the power system development of an arc plasma torch for current control and arc initiation. For stable output of a plasma torch, there are ways of supplying gas suitably, a plasma torch initiation and control system which can control desired output. The design of plasma torch is form of modified Huels type which has narrow downstream. This paper we product suitable feeder of power system and we can control stably in considering many work conditions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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