Generator de energie electrică cu catod cu plasmă. Când vor deveni realitate generatoarele de energie electrică cu plasmă?

Baza pentru crearea plasmei la temperatură joasă este tehnologia cu descărcare de gaz, în special torțe cu plasmă sau generatoare de plasmă. Aspectul lor depinde de tipul de descărcare pe care îl folosesc. Aplicații practice se găsesc în dispozitivele care utilizează arc, înaltă frecvență, microunde și, în unele cazuri, descărcări optice. În prezent, arcul electric și lanternele cu plasmă de înaltă frecvență sunt cele mai utilizate pe scară largă.

torțe cu plasmă cu arc. Ei realizează o descărcare de arc la curenți mari (de la câțiva amperi la zeci de kiloamperi sau mai mult). Dimensiunea arcului poate varia de la câțiva milimetri la 1 m sau mai mult, iar puterea acestuia poate ajunge la zeci de megawați. Principiul de funcționare al pistolului cu plasmă cu arc este simplu - între electrozi se aprinde o descărcare, care încălzește gazul suflându-l la o temperatură ridicată. O lanternă cu plasmă cu arc de curent continuu este formată din următoarele unități principale: unul (catod) sau doi electrozi (catod și anod), o cameră de descărcare și o unitate de alimentare cu substanță care formează plasmă.

Structural, torțele cu plasmă pot fi organizate căi diferite. Principalele dintre ele sunt următoarele:

Cu un aranjament axial tradițional al electrozilor (liniar). Arcul 1 arde între doi electrozi 3 răciți cu apă (Fig. 4.6.1, a). Gazul de formare a plasmei /, care curge tangențial la descărcare, duce jetul de plasmă din spațiul de descărcare. Lanternele liniare cu plasmă ating cea mai mare lungime a descărcării de plasmă, ceea ce face posibilă creșterea timpului mediu de rezidență al agenților chimici în zona activă și extinde posibilitatea de a varia condițiile de desfășurare a reacțiilor plasma-chimice. Arcul este stabilizat de fluxul de gaz care formează plasmă furnizat camerei arcului 4 în mod tangenţial cu ajutorul unui cap de formare a gazului vortex. De când descărcarea arde, punctul arcului se mișcă continuu
pe suprafața relativ extinsă a anodului, astfel de modele au o durată de viață crescută;

Cu o dispunere coaxială a electrozilor (Fig. 4.6.1, b) și cu electrozi toroidali (Fig. 4.6.1, c). Se caracterizează printr-un design compact, dar au o zonă activă relativ mică și o uzură semnificativă a materialelor electrozilor, care, pe de o parte, reduce durata de viață și, pe de altă parte, poluează intens plasma cu produsele lor de eroziune. Pentru a reduce distrugerea rapidă a electrozilor, la astfel de circuite este adesea adăugat un dispozitiv de rotație a arcului magnetic. Astfel de pistoleți cu plasmă se disting prin stabilitatea sporită a arderii de descărcare într-o gamă largă de debite de gaz de plasmă;

Cu flux bilateral de plasmă (Fig. 4.6.1, d). Ele sunt analoge cu torțele cu plasmă cu electrozi axiali și se disting printr-o modalitate simetrică de introducere a gazului care formează plasmă în zona de descărcare, în care se propagă în două direcții diametral opuse. În acest caz, se asigură mișcarea continuă a punctelor arcului anodului și catodului, ceea ce duce la creșterea duratei de viață a acestora;

Cu electrozi consumabili

(Fig. 4.6.1, e. f). Ele sunt utilizate dacă unul dintre reactivii reacției chimice plasmă poate fi materialul electrodului pistolului cu plasmă în sine.

Metalele refractare precum wolfram, molibdenul, zirconiul, hafniul sau aliajele speciale sunt folosite pentru fabricarea electrozilor în pistoletele cu plasmă cu arc electric. Durata de viață a unui catod de wolfram la curenți de până la 1000 A este de câteva sute de ore și este determinată în principal de natura gazului din plasmă. Catozii sunt fabricați din zirconiu sau hafniu, cele mai stabile materiale pentru funcționarea torțelor cu plasmă cu arc în medii oxidante. Pe suprafața acestor materiale se formează o peliculă de oxid, pe de o parte, un bun conductor de curent electric la temperaturi mariși, pe de altă parte, protejează metalul de oxidarea rapidă ulterioară.

Adesea, electrozii pistoletului cu plasmă cu arc sunt realizați sub formă de structuri de cupru răcite cu apă. Eroziunea electrozilor de cupru este cu aproximativ două ordine de mărime mai mare decât, de exemplu, electrozii de zirconiu, în aceleași condiții.

Orificiul din camera de descărcare prin care curge plasma se numește duză de plasmă.
motron. La unele tipuri de plasmatron cu arc, limita duzei este un anod inelar sau toroidal. Există două grupuri de torțe cu plasmă cu arc - pentru crearea unui arc de plasmă extern și pentru crearea unui jet de plasmă. Dispozitivele din primul grup au un singur electrod (catod), iar corpul tratat însuși servește ca anod (Fig. 4.6.1, c)). În torțele cu plasmă din al doilea grup, plasma arde între doi electrozi (catod și anod) și, datorită gazului de plasmă care intră, curge din camera de descărcare sub forma unui jet lung și îngust.

Stabilizarea descărcării în torțele cu plasmă cu arc este realizată de un câmp magnetic, fluxuri de gaz și pereții camerei de descărcare și ai duzei. Una dintre modalitățile obișnuite de stabilizare magnetică a torțelor cu jet de plasmă cu un anod sub formă de inel sau tor, coaxial față de catod, este de a crea un puternic camp magnetic, perpendicular pe planul anodului, care forțează canalul curent al arcului să se rotească continuu în jurul anodului. În acest caz, punctele anodului și catodic ale arcului se schimbă în mod constant

Sunt dispuse in cerc, ceea ce previne topirea electrozilor sau eroziunea intensa a acestora.

Stabilizarea debitului prin gaz se realizează prin alimentarea tangenţială a unui gaz stabilizator în golul de descărcare, în timp ce arcul fierbinte este împins departe de pereţii camerei de descărcare, protejându-l pe acesta din urmă de încălzirea excesivă şi rafinament. Cu toate acestea, în timpul stabilizării în vortex a unei descărcări luminoase, are loc și o oarecare compresie a fluxului de plasmă, ceea ce duce la o scădere a volumului zonei de reacție; prin urmare, în unele cazuri, fluxul de gaz stabilizator nu este răsucit, ci dirijat paralel cu coloana arcului. De obicei, gazul stabilizator este, de asemenea, o substanță care formează plasmă. Un exemplu de calcul al unei pistolețe cu plasmă cu arc a unui circuit liniar este considerat în.

Puterea pistoletelor cu plasmă cu arc variază de la 0,1 la 104 kW; temperatura jetului la iesirea duzei 3000...25000 K; debit jet 1...104m/s; randament industrial 50...90%; resursa de muncă ajunge la câteva sute de ore; aer, N2, Ar, H2 sunt folosite ca substanțe care formează plasmă. NH4, 02, H20, hidrocarburi gazoase.

Dezavantajele torțelor cu plasmă cu arc includ imposibilitatea de a obține o plasmă pură, lipsită de impurități. Distrugerea constantă a electrozilor pistolului cu plasmă cu arc și contaminarea plasmei cu produsele lor de eroziune nu permite utilizarea acestor dispozitive în acele procese plasma-chimice, care sunt supuse unor cerințe ridicate pentru puritatea produselor obținute.

Lanternele cu plasmă de înaltă frecvență pot fi atât electrozi, folosind coronă, descărcări de torță, cât și fără electrozi - inducție de înaltă frecvență (HF), capacitive (HF), cuptor cu microunde (MW). Principalele avantaje ale pistoletelor cu plasmă fără electrod față de cele cu electrozi (inclusiv cele cu arc electric) sunt: ​​durată mare de viață (câteva mii de ore); în absența contaminării materialelor obținute în reactorul plasma-chimic cu produse de eroziune a electrozilor; în posibilitatea de a lucra cu oxigen pur sau alte gaze plasmatice agresive.

Lanternele cu plasmă cu lanternă de înaltă frecvență au un electrod ascuțit, căruia i se aplică un potențial RF, suficient pentru a descompune gazul și a crea o lanternă cu plasmă (Fig. 4.6.2), în care

Roshkoobrazny materii prime pentru efectuarea plasmei - reacții chimice. Deoarece electrodul 1 al unei astfel de lanterne cu plasmă este în contact direct cu descărcarea, acesta este supus unei anumite eroziuni. Durata de viață a unor astfel de dispozitive cu o putere de 20–40 kW este de aproximativ 1000 h. Deoarece energia RF este furnizată direct în zona de descărcare, nu este nevoie să se facă o cameră de descărcare din materiale dielectrice și poate fi realizată din metal.

Lanternele cu plasmă cu inducție de înaltă frecvență (HF) sunt cele mai comune dintre pistolele cu plasmă fără electrod. Se disting prin fiabilitate ridicată în funcționare, simplitate relativă a designului și durată lungă de viață. Principiul lor de funcționare se bazează pe excitarea descărcării de către un inductor special sub forma unei bobine cu mai multe spire realizate dintr-un tub de cupru răcit cu apă. În interiorul inductorului este introdusă o cameră de descărcare, în care este excitată o descărcare. Materialul camerei de descărcare trebuie să fie transparent la RF câmp electromagnetic, de obicei cuarț. Pe fig. 4.6.3 prezintă proiectarea unei pistolețe metalurgice cu plasmă RFI cu o cameră de descărcare de cuarț, descrisă în.

În același timp, în cazul reacțiilor plasma-chimice care utilizează fluxuri bifazate, durata de viață a camerelor de descărcare de cuarț devine foarte limitată datorită fazei solide fierbinți care intră în ele. În acest caz, fuzionează adesea în pereții camerei, ceea ce duce la o întrerupere treptată a modului de funcționare plasmatron.

Se știe că un cilindru închis dintr-un material conductor electric este opac la un câmp electromagnetic, dar dacă se face cel puțin o tăietură longitudinală în acest cilindru, câmpul va pătrunde liber în interior. Prin urmare, camerele metalice de descărcare în gaz pentru pistoletele cu plasmă RF sunt realizate divizate sau secționale. Camerele speciale de descărcare din metal răcite cu apă sunt de obicei realizate din cupru, adică un material cu conductivitate electrică bună. Pe fig. 4.6.4 prezentat diferite variante soluții constructive pentru camere de descărcare în gaze metalice secționale care diferă prin numărul de secțiuni și forma lor.

Frecvența de funcționare a torțelor cu plasmă RF este de 200 kHz ... 40 MHz, puterea poate ajunge la 1 MW, eficiența instalațiilor industriale este de 50 ... 60%.

În plus față de RFI, un alt tip de lanterne cu plasmă fără electrozi RF, lanterne cu plasmă RF, își găsește aplicație în tehnologie. Lanternele cu plasmă RF capacitive au electrozi externi, numărul și locația cărora în raport cu camera de descărcare pot varia. Dintre torțele cu plasmă RF cu suflare longitudinală a gazului de plasmă, cel mai simplu este proiectarea cu trei electrozi. În acest caz, electrodul de înaltă tensiune este situat între doi electrozi împământați (Fig. 4.6.5). Dezavantajele plasmatronelor de înaltă frecvență includ eficiența scăzută a instalației (30 ... 50%).

Deoarece descărcările inductive și capacitive de înaltă frecvență sunt fără electrozi, plasmatronele pe baza acestora sunt folosite pentru a încălzi gazele active (02, C12, aer etc.), vapori de substanțe agresive (cloruri, fluoruri etc.), precum și în cazul că este necesar să genereze plasmă extrem de pură.

Atunci când alegeți un generator de plasmă la temperatură joasă, se ia în considerare puterea necesară, durata de viață a gazului care formează plasmă a unui anumit compoziție chimică, parametrii jetului de plasmă (temperatura, viteza, admisibilitatea contaminării cu produse de eroziune a electrozilor etc.). Deci, dacă nu există cerințe speciale pentru puritatea produsului țintă, atunci se aleg cel mai adesea instalațiile bazate pe torțe cu plasmă cu arc electric. Ele sunt folosite și în cazurile în care puterea necesară depășește 300 ... 500 kW, ceea ce este mult mai ușor de implementat.

Pentru a tăia o piesă de metal groasă, puteți folosi trei instrumente: o râșniță, o pistoletă cu oxigen și o mașină de sudură cu plasmă. Cu ajutorul primului se obține o tăietură uniformă și îngrijită, dar numai în linie dreaptă, al doilea poate tăia modele, dar tăierea se obține cu afluxuri de metal și rupte. Dar a treia opțiune este marginile tăiate netede care nu necesită prelucrare suplimentară. În plus, metalul poate fi tăiat în acest fel de-a lungul oricărei linii curbe. Adevărat, lanterna cu plasmă nu este ieftină, așa că mulți meșteri de acasă au o întrebare, este posibil să facă acest dispozitiv pe cont propriu. Desigur, puteți, principalul lucru este să înțelegeți principiul de funcționare a lanternei cu plasmă.

Iar principiul este destul de simplu. În interiorul tăietorului este instalat un electrod din material durabil și rezistent la căldură. De fapt, este un fir căruia i se aplică un curent electric. Se aprinde un arc între acesta și duza de tăiere, care încălzește spațiul din interiorul duzei până la 7000C. După aceea, aerul comprimat este furnizat în duză. Se încălzește și ionizează, adică devine conductor curent electric. Conductivitatea sa electrică devine aceeași cu cea a unui metal.

Se dovedește că aerul în sine este un conductor, care, atunci când este în contact cu metalul, formează un scurtcircuit. Deoarece aerul comprimat are presiune ridicata, apoi încearcă să iasă din duză cu viteză mare. Acest aer ionizat cu viteză mare este plasmă, a cărei temperatură este mai mare de 20.000C.

În acest caz, în contact cu metalul tăiat, se formează un arc între plasmă și piesa de prelucrat, așa cum este cazul sudării cu electrozi. Încălzirea metalului are loc instantaneu, zona de încălzire este egală cu secțiunea transversală a orificiului din duză. Metalul piesei tăiate trece imediat în stare lichidă și este suflat din tăietură de plasmă. Așa se întâmplă tăierea.

Din principiul de funcționare al mașinii de tăiat cu plasmă, devine clar că acest proces va necesita o sursă de energie electrică, o sursă de aer comprimat, o lanternă, care include o duză din material rezistent la căldură, cabluri pentru alimentarea cu energie electrică și furtunuri. pentru alimentarea cu aer comprimat.

Deoarece vorbim despre o lanternă cu plasmă care va fi asamblată manual, este necesar să se țină cont de momentul în care echipamentul ar trebui să fie ieftin. Prin urmare, ca sursă de energie, electricitatea este selectată invertor de sudare. Acesta este un dispozitiv ieftin cu un arc stabil bun, cu ajutorul lui puteți economisi mult consumul de curent electric. Adevărat, pot tăia semifabricate metalice cu o grosime de cel mult 25 mm. Dacă este necesar să creșteți acest indicator, atunci va trebui să utilizați un transformator de sudură în loc de un invertor.

În ceea ce privește sursa de aer comprimat, atunci nu ar trebui să existe probleme. Un compresor convențional cu o presiune de 2-2,5 atmosfere va menține perfect un arc stabil pentru tăiere. Singurul lucru la care trebuie să fii atent este volumul de aer eliberat. Dacă procesul de tăiere a metalelor este lung, atunci compresorul poate să nu reziste la o astfel de muncă intensă. Prin urmare, se recomandă instalarea unui receptor după el. De fapt, acesta este un recipient în care aerul se va acumula sub presiunea necesară. Aici este important să faceți ajustări astfel încât scăderea de presiune în recipient să determine imediat pornirea compresorului pentru a umple rezervorul cu aer comprimat. Trebuie remarcat faptul că compresoarele complete cu un receptor sunt acum vândute ca un singur complex.

Cel mai dificil element de fabricat al pistoletului cu plasmă este un arzător cu duză. Cea mai ușoară opțiune este să cumpărați o duză gata făcută, sau mai degrabă mai multe tipuri de ea diferite diametre găurile sale. Astfel, este posibil, prin schimbarea duzei, să se taie lățimi diferite. Diametrul standard este de 3 mm. Unii dintre meșterii de acasă fac duze de bricolaj din metale rezistente la căldură, care nu sunt atât de ușor de obținut. Deci este mai ușor să cumperi.

Duza este instalată pe tăietor, este pur și simplu înșurubat pe capătul arzătorului. Dacă un invertor este utilizat într-o lanternă cu plasmă de casă, atunci setul său include un mâner pe care puteți pune duza achiziționată.

Elementele obligatorii ale pistoletului cu plasmă sunt un cablu de sudură și un furtun. Ele sunt de obicei combinate într-un singur set, ceea ce creează confortul utilizării lor. Se recomandă izolarea elementului dublu, de exemplu, instalarea acestuia în interiorul unui furtun de cauciuc.

Și încă un element al unei torțe cu plasmă de casă este un oscilator. Scopul său este de a aprinde arcul chiar la începutul lucrului, adică acest dispozitiv creează o scânteie primară pentru a aprinde un electrod neconsumabil. În același timp, nu este nevoie să atingeți suprafața metalică cu capătul consumabilului. Oscilatorii funcționează atât pe AC, cât și pe DC. Dacă în dispozitivele din fabrică acest dispozitiv este instalat în interiorul carcasei echipamentului, atunci în dispozitivele de casă poate fi instalat lângă invertor conectându-l cu fire.

Trebuie înțeles că oscilatorul este destinat numai aprinderii arcului. Adică, după stabilizarea acestuia, dispozitivul trebuie oprit. Schema de conectare se bazează pe utilizarea unui releu, care controlează procesul de stabilizare. După oprirea dispozitivului, arcul funcționează direct de la invertor.

După cum puteți vedea, nu sunt necesare desene pentru a asambla o lanternă cu plasmă cu propriile mâini. Întregul ansamblu este destul de simplu, principalul lucru este să respectați regulile de siguranță. De exemplu, un cablu de sudură este înșurubat împreună, furtunurile de aer comprimat sunt conectate cu sertizare și cleme din fabrică.

Cum funcționează o lanternă cu plasmă de casă

În principiu, o lanternă cu plasmă de casă funcționează exact în același mod ca una din fabrică. Adevărat, are propria sa resursă, care depinde în principal de materialul din care este făcută duza.

• În primul rând, oscilatorul și invertorul sunt pornite, prin care curentul este furnizat electrodului. Este aprins. Aprinderea este controlată de un buton situat pe mânerul arzătorului.
• 10-15 secunde, în acest timp arcul de lucru va umple întregul spațiu dintre electrod și duză. Acum puteți furniza aer comprimat, deoarece în acest timp temperatura din interiorul duzei va ajunge la 7000C.
• De îndată ce plasma iese din duză, puteți trece la procesul de tăiere a metalului.
• Este foarte important să ghidați corect lanterna de-a lungul conturului de tăiere dorit. De exemplu, dacă viteza de avans a tăietorului nu este foarte mare, atunci aceasta este o garanție că lățimea tăieturii va fi mare, plus marginile vor fi exact inegale, cu lăsare și stângace. Dacă viteza tăietorului, dimpotrivă, este mare, atunci metalul topit va fi suflat slab din zona de tăiere, ceea ce va duce la formarea unei tăieturi rupte, continuitatea acestuia se va pierde. Prin urmare, este necesar să se selecteze experimental viteza de tăiere.

Este foarte important să alegeți materialul potrivit pentru fabricarea electrodului. Cel mai adesea, pentru aceasta se utilizează hafniu, beriliu, toriu sau zirconiu. În procesul de temperatură ridicată care acționează asupra lor, la suprafață se formează oxizi refractari ai acestor metale, astfel încât electrodul de la ei este distrus lent. Adevărat, beriliul încălzit devine radioactiv, iar toriul începe să elibereze substanțe toxice. De aceea cea mai buna varianta Acesta este un electrod de hafniu.

Stabilizarea presiunii la ieșirea din receptor este asigurată de reductorul instalat. Este ieftin, dar rezolvă problema alimentării uniforme cu aer comprimat la duza pistoletului.

Toate lucrările de întreținere dispozitiv de casă Tăierea cu plasmă trebuie efectuată numai în îmbrăcăminte și încălțăminte de protecție. Asigurați-vă că purtați mănuși și ochelari de protecție.

În ceea ce privește dimensiunea duzei, nu este recomandat să o faceți foarte lungă. Acest lucru duce la distrugerea sa rapidă. În plus, este foarte important să setați corect modul de tăiere. Chestia este că uneori în mașinile de tăiat cu plasmă de casă nu apare un arc, ci două. Acest lucru afectează negativ funcționarea dispozitivului în sine. Și, desigur, acest lucru îi reduce durata de viață. Doar că duza începe să se strice mai repede. Da, iar invertorul ar putea să nu reziste la o astfel de sarcină, deci există posibilitatea defecțiunii sale.

Și ultimul. O trăsătură caracteristică a acestui tip de tăiere a metalelor este topirea acestuia numai în locul care este afectat de fluxul de plasmă. Prin urmare, este necesar să vă asigurați că locul tăiat este în centrul capătului electrodului. Chiar și o deplasare minimă a punctului va duce la o deviere a arcului, care va crea condiții pentru formarea unei tăieturi incorecte și, în consecință, o scădere a calității procesului în sine.

După cum puteți vedea, desenul procesului de tăiere depinde de mulți factori, prin urmare, atunci când asamblați o lanternă cu plasmă fără ajutorul specialiștilor cu propriile mâini, este necesar să respectați cu strictețe toate cerințele pentru fiecare element și dispozitiv. Chiar și abaterile mici vor reduce calitatea tăieturii.

Generator de plasmă - lanternă cu plasmă

Dacă solid se încălzește, se transformă într-un lichid. Dacă ridici și mai mult temperatura, lichidul se va evapora și se va transforma într-un gaz.

Dar ce se întâmplă dacă continuați să creșteți temperatura? Atomii materiei vor începe să-și piardă electronii, transformându-se în ioni pozitivi. În loc de gaz, se formează un amestec gazos, format din electroni, ioni și atomi neutri care se mișcă liber. Se numește plasmă.

În zilele noastre, plasma este utilizată pe scară largă în diverse domenii ale științei și tehnologiei: pentru tratarea termică a metalelor, aplicarea diferitelor acoperiri pe acestea, topire și alte operațiuni metalurgice. ÎN În ultima vreme Plasma a început să fie utilizată pe scară largă de chimiști. Ei au descoperit că viteza și eficiența multor reacții chimice crește foarte mult într-un jet de plasmă. De exemplu, prin introducerea metanului într-un jet de plasmă cu hidrogen, acesta poate fi transformat în acetilenă foarte valoroasă. Sau aranjați vaporii de ulei într-un număr de compuși organici - etilenă, propilenă și alții, care ulterior servesc ca materie primă importantă pentru producerea diferitelor materiale polimerice.

Schema unui generator de plasmă - lanternă cu plasmă

1 - jet de plasmă;

3 - descărcarea arcului;

4 - canale „spin” de gaz;

5 - catod metalic refractar;

6 - gaz plasmatic;

7 - suport electrod;

cameră pe 8 biți;

9 - solenoid;

10 - anod de cupru.

Cum se creează plasmă? În acest scop, servește o lanternă cu plasmă sau un generator de plasmă.

Dacă plasați electrozi metalici într-un vas cu gaz și le aplicați o tensiune înaltă, se va produce o descărcare electrică. Există întotdeauna electroni liberi într-un gaz. Sub acțiunea unui curent electric, ei accelerează și, ciocnind cu atomii de gaz neutri, scot electronii din ei și formează particule încărcate electric - ioni, adică. ionizează atomii. Electronii eliberați sunt, de asemenea, accelerați de câmpul electric și ionizează noi atomi, crescând și mai mult numărul de electroni și ioni liberi. Procesul se dezvoltă ca o avalanșă, atomii substanței sunt ionizați foarte repede și substanța se transformă în plasmă.

Acest proces are loc într-o lanternă cu plasmă cu arc. Între catod și anod este creată o tensiune înaltă, care poate fi, de exemplu, un metal care trebuie prelucrat cu plasmă. În spațiul camerei de descărcare, o substanță care formează plasmă este cel mai adesea alimentată cu gaz - aer, azot, argon, hidrogen, metan, oxigen etc. Sub acțiunea tensiunii înalte, are loc o descărcare în gaz și se formează un arc de plasmă între catod și anod. Pentru a evita supraîncălzirea pereților camerei de refulare, aceștia sunt răciți cu apă. Dispozitivele de acest tip se numesc torțe cu plasmă cu arc de plasmă extern. Sunt folosite pentru tăierea, sudarea, topirea metalelor etc.

Lanterna cu plasmă pentru crearea unui jet de plasmă este dispusă oarecum diferit. Gazul care formează plasmă este suflat printr-un sistem de canale spiralate cu viteză mare și „aprins” în spațiul dintre catod și pereții camerei de descărcare, care sunt anodul. Plasma, care se învârte într-un jet dens datorită canalelor spiralate, este ejectată din duză, iar viteza sa poate ajunge de la 1 la 10.000 m/s. Câmpul magnetic, care este creat de inductor, ajută la „strângerea” plasmei de pe pereții camerei și la creșterea densității jetului. Temperatura jetului de plasmă la ieșirea duzei este de la 3000 la 25000 K.

Privește din nou acest desen. Îți amintește de ceva bine cunoscut?

Desigur, este un motor cu reacție. Forța de împingere într-un motor cu reacție este creată de un jet de gaze fierbinți ejectat cu viteză mare dintr-o duză. Cu cât viteza este mai mare, cu atât forța de tracțiune este mai mare. Ce e în neregulă cu plasma? Viteza avionului este destul de potrivită - până la 10 km / s. Și cu ajutorul câmpurilor electrice speciale, plasma poate fi accelerată și mai mult - până la 100 km/s. Aceasta este de aproximativ 100 de ori viteza gazelor existente motoare cu reactie. Aceasta înseamnă că forța motoarelor cu reacție cu plasmă sau electrice poate fi mai mare, iar consumul de combustibil poate fi redus semnificativ. Primele mostre de motoare cu plasmă au fost deja testate în spațiu.

Atingerea temperaturilor ridicate este posibilă cu diferite moduri. Cea mai comună este arderea. Temperatura teoretică de ardere materie organicăîn aer este de obicei ~2300 K, iar atunci când oxigenul este folosit ca agent oxidant, poate depăși 3000 K. Atingerea temperaturilor mai ridicate în acest caz este limitată de efectul termic semnificativ al reacțiilor endoterme de disociere a produselor de ardere, care necesită cantități mari. de energie care nu sunt furnizate de căldura de ardere a combustibilului.

O altă modalitate de a obține temperaturi ridicate este compresia adiabatică a gazelor. Cu un grad ridicat de compresie, ele pot fi disociate și ionizate. Cu toate acestea, această metodă nu și-a găsit aplicație largă în procesele chimice plasmatice, deși pare a fi promițătoare pentru realizarea unor reacții.

Condițiile care asigură producerea de plasmă la temperatură joasă pot fi realizate și într-o undă de șoc la numere mari Mach. În practică, pentru aceasta se folosește o țeavă separată de o membrană. laturi diferite care conţine gaz cu presiuni semnificativ diferite. Dacă membrana este distrusă, atunci o undă de șoc începe să se miște în țeavă, ceea ce face posibilă atingerea temperaturilor semnificative la căderi inițiale mari de presiune. Cu toate acestea, această metodă, din cauza complexității organizării unui proces continuu, nu și-a găsit aplicație în chimia aplicată a plasmei.

Principalele metode de obținere a plasmei staționare la temperatură joasă se bazează pe utilizarea diferitelor descărcări electrice, precum: scânteie strălucitoare; impuls; barieră; inducție de înaltă frecvență; capacitiv de înaltă frecvență; cuptor cu microunde; electrospark într-un pat fluidizat; coroană, lanternă, arc electric; transformator. Toate aceste descărcări enumerate sunt realizate în torțele cu plasmă corespunzătoare, în principal arc electric și cuptor cu microunde.

Alegerea tipului de descărcare și a designului lanternei cu plasmă

Utilizarea uneia sau alteia descărcări electrice pentru a crea o lanternă cu plasmă, precum și designul acesteia, sunt determinate de tehnologia și indicatorii tehnici și economici ai procesului. Atunci când alegeți o lanternă cu plasmă, puterea necesară, resursa de funcționare a unui gaz care formează plasmă cu o compoziție chimică dată, parametrii jetului de plasmă (temperatura, viteza, absența contaminării cu produse de eroziune a electrozilor), eficiența (raportul). a energiei cheltuite pentru încălzirea gazului şi reacții chimice, la energia consumată), ușurința întreținerii și siguranța în exploatare. La determinarea eficienţei Instalarea lanternei cu plasmă ar trebui să țină cont de pierderile de energie din sursa de alimentare și liniile de alimentare.

Dacă nu există cerințe speciale pentru puritatea produsului țintă, atunci se aleg cel mai adesea pistoletele cu plasmă cu arc electric și, dacă există astfel de cerințe, se aleg torțele cu plasmă de înaltă frecvență fără electrozi (inducție sau capacitive). Lanternele cu plasmă cu arc electric funcționează cu aproape orice gaz. Se folosesc si in cazurile in care puterea necesara depaseste 300-500 kW.

Lanterne cu plasmă cu arc electric

Lanternele cu plasmă, în care un arc electric este folosit pentru a încălzi o mare varietate de gaze, sunt cele mai utilizate pe scară largă în diverse procese tehnologice. Ele produc un jet de plasmă la temperatură joasă cu o temperatură medie de masă de până la 4000-6000 K pentru gazele diatomice și poliatomice și până la 10000-20000 K pentru gazele monoatomice. În prezent, există torțe cu plasmă cu arc electric cu putere de la câțiva kilowați la zeci de megawați. În funcție de tipul de gaz care formează plasmă, parametrii de funcționare și designul pistolului cu plasmă, eficiența acestuia este de 50-97%. Durata de viață a torțelor cu plasmă de mare putere ajunge la 100-1000 ore.

Să luăm în considerare câteva caracteristici ale arcului electric din camera de descărcare a pistoletului cu plasmă. Odată cu o creștere a curentului care trece printr-un arc care nu este limitat de pereți și care arde liber între doi electrozi, acesta se extinde cu o ușoară modificare a temperaturii. Dacă arcul este plasat în interiorul unui canal răcit cu apă de diametru mic, atunci odată cu creșterea curentului, acesta, nefiind capabil să se extindă și să se miște aleator în spațiu, se stabilizează lângă axa canalului, iar numărul de particule încărcate crește prin creșterea temperatura si, in consecinta, gradul de ionizare. Lanternele cu plasmă, în care arcul este stabilizat numai de pereții reci ai canalului de descărcare, iar debitul de gaz este scăzut, sunt utilizate în principal în scopuri de cercetare.

Există și alte modalități de stabilizare a arcului, bazate pe răcirea straturilor sale exterioare (compresie termică) printr-un flux longitudinal sau turbulent de gaz de plasmă. Ultima metodă (stabilizarea gaz-vortex a debitului) este cel mai des folosită în practică.

În zonă densități mari curent, devine semnificativă compresia arcului sub acțiunea propriului câmp magnetic (efect de prindere magnetică), ceea ce contribuie și la stabilizarea acestuia.

Structura arcului electric în torțele cu plasmă este determinată de interacțiunea acestuia cu fluxul de gaz și pereții canalului. Într-un canal de descărcare cilindric lung, se pot distinge trei secțiuni caracteristice: inițială, de tranziție și turbulente. Secțiunea inițială este situată între catodul de capăt și punctul de intersecție a limitei exterioare a stratului termic arc cu stratul limită turbulent al gazului rece care formează plasmă pe peretele canalului. În această secțiune, arcul nu are pulsații transversale semnificative, iar fluxul în el poate fi considerat laminar. Fluxul de căldură către peretele camerei de descărcare este mic și este determinat în principal de radiația din coloana arcului.

În secțiunea de tranziție are loc distrugerea stratului termic al arcului și amestecarea intensivă a gazului încălzit și rece. Apar oscilații transversale ale arcului, care se intensifică în aval și conduc la faptul că lungimea acestuia depășește semnificativ distanța măsurată de-a lungul axei. Prin urmare, puterea tehnică a câmpului electric (raportul dintre diferența de potențial a arcului și această distanță) crește semnificativ. La pistoletele cu plasmă cu lungimea arcului cu autoajustare, în secțiunea de tranziție are loc o defecțiune electrică între arc și perete.

Secțiunea turbulentă se caracterizează prin pulsații semnificative și, în absența unei alimentări suplimentare cu gaz, prin constanța intensității câmpului electric, care depășește de câteva ori intensitatea în secțiunea inițială.

Unul dintre procesele importante din camera cu arc a unei pistolețe cu plasmă este manevra - o defecțiune electrică între arc și perete (manivări la scară mare) și între secțiuni individuale ale arcului curbat (manivări la scară mică), ceea ce duce la un limitarea lungimii arcului, a puterii acestuia și la apariția pulsațiilor parametrilor jetului de plasmă.

Pentru a reduce eroziunea și a crește durata de viață a plasmatronilor, punctul arcului este deplasat cu forța în jurul circumferinței electrodului prin injectarea tangenţială a gazului care formează plasmă sau a unui solenoid situat coaxial cu canalul de descărcare (Fig. 2.1, a-e). Interacțiunea acestui câmp cu câmpul magnetic intrinsec al secțiunii radiale a arcului duce la apariția unei forțe care face ca arcul să se rotească în jurul axei canalului de descărcare.

Clasificarea torțelor cu plasmă cu arc electric.În funcție de atributul care stă la baza clasificării, se pot distinge următoarele tipuri de torțe cu plasmă cu arc electric:

· curent continuu și alternativ;

· cu un singur arc și cu mai multe arcuri;

· cu arc intern și extern; cu un arc suflat longitudinal (liniar) și cu un arc suflat transversal;

· cu lungime de arc auto-ajustabilă și fixă;

· cu catozi caldi si reci.

Fiecare dintre tipurile considerate de plasmatroni poate fi clasificat în funcție de caracteristicile lor de proiectare. Pe fig. 2.1 prezentat diverse modele generatoare de arc electric de plasmă de joasă temperatură.

Fig.2.1. Proiectări de torțe cu plasmă cu arc electric

a - o singură cameră cu catod fierbinte; b - o singură cameră cu catod rece și lungime medie fixă ​​a arcului; c - cu două camere; d - cu inserții interelectrozi; e - cu o inserție interelectrodă poroasă; e - coaxial; g - ieșire în două sensuri; h - cu arc extins; și - multi-arc; k - curent alternativ cu electrozi cu tije; l - curent alternativ al unui circuit liniar; m - AC cu o duză despicată. 1 - electrod tijă; 2 – duză (electrod axisimetric); 3 - diafragma; 4, 5 - izolatoare; 6 - solenoid; 7 - arc; 8 - gaz principal; 9 - gaz de protecție; 10 - jet de plasmă; 11 - secțiuni MEV; 12 - MEA dintr-un material poros; 13 - materii prime; 14 - alimentare

torțe cu plasmă DC simplu în proiectare, fiabil în funcționare și, prin urmare, cel mai adesea folosit în diverse procese tehnologice.

Plasmatroni cu arc intern sunt folosite pentru a produce un jet de plasmă la temperatură scăzută, motiv pentru care sunt numite uneori avion(Fig. 2.1, a-g). În unele cazuri, unul dintre electrozi este materialul care este prelucrat, electrozii sunt separați spațial unul de celălalt, iar o parte a arcului se află în afara canalului de descărcare (Fig. 2.1, h). Astfel de torțe cu plasmă cu arc extins semnificativ diferit de inkjet.

În funcție de materialul catodului și de intensitatea răcirii acestuia, acesta poate funcționa pe principiul emisiei termice (catod termic) sau emisiei de câmp (catod rece).

Pentru a reduce funcția de lucru a electronilor, se utilizează wolfram toriat (cu adaos de oxid de toriu) sau lantanizat (cu adaos de oxid de lantan). Când se lucrează cu gaze agresive care formează plasmă, acești catozi trebuie suflați cu un gaz protector (Fig. 2.1, a, d, e). Resursa de funcționare continuă a unui catod de tungsten toriat la curenți de până la 1000 A în hidrogen și azot este mai mare de 100 de ore, iar în argon și heliu - mai mult de 200 de ore sau paralel cu axa canalului de descărcare. După ce unul dintre catozi a elaborat resursa specificată, tamburul este rotit astfel încât noua tijă să fie instalată de-a lungul axei canalului. Un astfel de catod cu mai multe poziții face posibilă creșterea semnificativă a duratei de viață a catodului.

Când pistolul cu plasmă funcționează în medii oxidante care conțin oxigen, suflarea catodului fierbinte cu un gaz inert nu este necesară. Așa-numiții catozi termochimici din zirconiu sau hafniu sunt adesea folosiți. Pe suprafața acestor materiale se formează un film de oxid, care este suficient de conductor electric la temperaturi ridicate și, în același timp, protejează metalul de oxidarea ulterioară. Eroziunea catodului de zirconiu este de ~10 -11 kg/C.

Catozi reci efectuează în primul rând sub forma unei cupe de cupru răcite cu apă (Fig. 2.1, b) sau a unui manșon de cupru (Fig. 2.1, c). Anodul torțelor cu plasmă cu arc electric este, de asemenea, în cele mai multe cazuri o duză (manșon) de cupru răcită cu apă. Eroziunea catodului de cupru este de obicei de 2-3 ori mai mare decât eroziunea anodului și este (0,8-1).10 -9 kg/C la curenți de până la 1,2 kA.

Plasmatroni cu arc suflat longitudinal(Fig. 2.1, a-e, g), numit uneori liniar, conform principiului alimentării cu gaz, ele sunt împărțite în o singură cameră - cu introducerea gazului care formează plasmă printr-o cameră de gaz (Fig. 2.1, a, b), cu două camere (Fig. 2.1, c) și cu inserții interelectrozi (Fig. 2.1, d, e). Stabilizarea arcului pe axa camerei de descărcare în plasmatroni cu o singură cameră și cu două camere se realizează folosind un flux de gaz turbulent. Electrodul de ieșire (cel mai adesea un anod) este fabricat din cupru, oțel nemagnetic sau diferite aliaje pe bază de material refractar (de exemplu, tungsten-cupru).

Câmpul magnetic al solenoidului vă permite să mutați pata arcului pe suprafața electrodului, iar în torțele cu plasmă cu catod în formă de sticlă (Fig. 2.1, b) împiedică, de asemenea, legarea arcului de capătul sticlei. .

Lanternele cu plasmă cu o singură cameră și cu două camere cu un canal cilindric al electrodului de ieșire (Fig. 2.1, a, c) sunt generatoare cu lungimea arcului auto-reglabil, în funcție de debitul de gaz și parametrii de descărcare. Dacă electrodul de ieșire are o expansiune bruscă (Fig. 2.1, b), se creează condiții pentru manevra preferențială a arcului din spatele marginii într-o gamă largă de modificări ale parametrilor din cauza fluxurilor separate în această zonă. Astfel de lanterne cu plasmă fac posibilă fixarea lungimii arcului, care este mai mică decât lungimea auto-ajustabilă.

Fix lungime medie arcuri, depășindu-l pe cel cu autoajustare, se poate obține pe torțe cu plasmă cu inserții interelectrode (MEI). Inserțiile sunt izolate electric unele de altele și de electrozi. Injecția de gaz în canalul de descărcare poate fi efectuată discret (Fig. 2.1, d) sau printr-un MEA poros (Fig. 2.1, e). Plasmatronele cu inserții interelectronice au suficiente Eficiență ridicată(mai ales atunci când gazul este suflat printr-un perete poros) și fac relativ ușor creșterea puterii lor prin creșterea numărului de MEV.

Dimensiunile totale ale plasmatronilor cu MEI sunt mici. Astfel, un generator cu o capacitate de 1500 kW, conceput pentru a încălzi aer, azot, hidrogen și un amestec de hidrogen și metan, are o lungime de 0,8 m, și o masă de 40 kg. Debitul hidrogenului este de 6-10 g/s, azot și aer - 60 g/s. Temperatura medie de masă maximă a hidrogenului atinge 3500 K, azotul și aerul - 6000 K. Eficiența termică este de 0,75-0,85, curentul maxim este de 800 A, consumul de apă pentru răcire este de 2 kg / s, resursa catodică este de 100 h , anodul - 300 de ore

A fost dezvoltată o lanternă cu plasmă cu o putere de până la 5000 kW cu MEI poros, lungimea sa este de până la 1,5 m, diametrul electrodului de ieșire este de până la 80 mm și greutatea sa este de până la 100 kg. Temperatura medie de masă maximă a hidrogenului este de 4500 K, azotul și aerul - 6000 K. Eficiența termică este de 0,75-0,85, curentul maxim este de 1000 A, debitul de apă este de până la 12 kg/s, presiunea apei este de până la 1 MPa.

LA generatoare liniare poate include și încălzitoare cu arc electric expiratie bilaterala(Fig. 2.1, g). Cu toate acestea, aceste torțe cu plasmă sunt rareori utilizate în procesele tehnologice, deoarece, datorită rezistențelor aerodinamice diferite ale reactoarelor atașate electrozilor de ieșire, parametrii jeturilor de plasmă se dovedesc a fi diferiți.

Generatoare de plasmă cu arc suflat transversal cel mai adesea implementate sub formă de torțe cu plasmă coaxiale (Fig. 2.1, e) sau torțe cu plasmă cu arc extins(Fig. 2.1, h). Într-o lanternă cu plasmă coaxială, arcul se mișcă sub acțiunea unui câmp magnetic extern în golul format de electrozi. Datorită suprafeței mari a electrozilor, durata de viață a pistoletului cu plasmă poate fi destul de mare. Diametrul canalului de descărcare în acest caz este mare, iar viteza jetului de plasmă este scăzută. Dacă o duză este instalată pentru a forma un flux de plasmă, eficiența generatorului scade.

Un arc intern suflat transversal poate fi, de asemenea, implementat folosind doi electrozi toroidali sau cu tije situati în interiorul camerei de descărcare.

O creștere a puterii unei instalații chimice cu plasmă poate fi realizată prin creșterea puterii arcului electric în pistolul cu plasmă (adică curentul și tensiunea), prin instalarea mai multor pistoleți cu plasmă într-un reactor sau prin crearea torțelor cu plasmă cu mai multe arcuri în canalul de descărcare, alimentat de diverse surse(Fig. 2.1, i).

torțe cu plasmă AC frecvența industrială prezintă avantaje semnificative în comparație cu lanternele cu plasmă cu curent continuu: randament ridicat al circuitului de alimentare, absența redresoarelor și posibilitatea de reglare lină a curentului de funcționare. Cu toate acestea, deoarece descărcarea se stinge atunci când polaritatea electrozilor se schimbă și tensiunea trece prin zero, sunt necesare măsuri speciale pentru a asigura arderea stabilă a arcului de curent alternativ.

În conformitate cu metoda de stabilizare a arcului electric, se pot distinge trei tipuri de torțe cu plasmă AC: cu stabilizare a arcului prin electrozi, cu urmărire de înaltă frecvență și combinate (folosind curent continuu).

Cel mai utilizat în industrie torțe cu plasmă cu electrozi cu tijă(Fig. 2.1, j), din material refractar (cel mai adesea grafit). Când se utilizează un curent trifazat, injecție tangenţială de gaz care formează plasmă și o locație suficient de apropiată a electrozilor în interiorul camerei de descărcare, se menține în mod constant un strat de gaz conductiv electric, ceea ce asigură funcționarea stabilă a pistolului cu plasmă la schimbarea polarității.

Se propune proiectarea unei pistolețe cu plasmă cu arc electric cu electrozi distribuiți pe lungimea canalului arcului (Fig. 2.1, l). punct comun transformatorul este conectat la electrodul tijei, iar conductorii de fază sunt conectați la electrozii tubulari. În mod similar, se realizează o includere trifazată a plasmatronilor cu trei electrozi tubulari. Principalul dezavantaj al unor astfel de pistolețe cu plasmă este o pulsație mare a parametrilor jetului de plasmă din cauza unei modificări a lungimii arcului atunci când se modifică polaritatea electrozilor inel.

Plasmatroni cu electrod divizat(Fig. 2.1, m) conform schemei de alimentare sunt similare cu cele descrise mai sus, dar sunt mai stabile. Spre deosebire de pistoletele cu plasmă anterioare, este dificil să folosiți solenoizi în ele pentru a muta rapid punctul arcului peste suprafața electrodului, ceea ce reduce durata de viață.

În torțe cu plasmă cu urmărire de înaltă frecvență arderea stabilă a unui arc de curent alternativ de frecvență industrială se realizează prin conectarea paralelă la electrozii unui generator RF, ceea ce asigură aprinderea stabilă a suprafeței unui arc de putere. Dezavantajul unei astfel de lanterne cu plasmă este necesitatea de a utiliza o sursă de alimentare suplimentară (deși de putere redusă) pentru descărcarea RF și de a o controla.

Recent, a existat o utilizare din ce în ce mai mare plasmatron de tip combinat , în care principala contribuție de putere este furnizată de curent alternativ, iar curentul continuu este utilizat numai pentru generarea staționară a unui jet de plasmă de putere mică, care protejează descărcarea principală de extincție. Astfel de pistolete cu plasmă pot funcționa stabil într-o gamă largă de debite de curent și de gaz. Un exemplu de astfel de generator de arc electric poate fi proiectarea prezentată în Fig. 2.1, h, dacă o sursă de curent alternativ este conectată la elementele 1 și 3. Lanterna cu plasmă cu curent trifazat combinat este dispusă în mod similar. În unele cazuri, atât sursele de curent alternativ, cât și de curent continuu sunt conectate la electrozii de ieșire, ceea ce face posibilă creșterea duratei de viață. Un alt exemplu de lanternă cu plasmă combinată este proiectarea prezentată în Fig. 2.1, în care a doua sursă 14, conectată la doi electrozi tubulari, este înlocuită cu o sursă de curent alternativ.

torțe cu plasmă de înaltă frecvență

După cum s-a menționat mai sus, descărcările de înaltă frecvență (și, în consecință, plasmatronii) pot fi electrod (corona, lanternă) și fără electrod (HF - inducție de înaltă frecvență, RF - capacitiv de înaltă frecvență, cuptor cu microunde - cuptor cu microunde). Principalele avantaje ale pistoletelor cu plasmă fără electrod față de cele cu electrozi (inclusiv cele cu arc electric) sunt următoarele:

Resursă mare de muncă (mii de ore);

Fără contaminare a materialelor produse în reactorul chimic cu plasmă cu produse de eroziune a electrozilor;

Abilitatea de a lucra cu oxigen pur și alte gaze plasmatice agresive.

Dezavantajele pistoletelor cu plasmă de înaltă frecvență includ eficiența globală scăzută a instalațiilor și complexitatea creării instalațiilor de mare putere. Deci puterea plasmatronilor RF este de ~0,5 MW (și până la 1 MW), pentru microunde este de ~0,1 MW, iar eficiența nu depășește 0,6.

Termenul de „plasmă cu microunde” combină formațiuni de plasmă obținute în diferite dispozitive cu microunde (torțe cu plasmă). În prezent, au fost dezvoltate numeroase dispozitive cu microunde pentru obținerea plasmei, iar proprietățile acesteia din urmă depind inevitabil de metoda de producere a acesteia. Aceste dispozitive determină structura câmpului electromagnetic, eficiența energetică a dispozitivului, lățimea de bandă, dependența proprietăților plasmei de frecvență, nivelurile de putere minimă și maximă. Prin urmare, dacă este necesar să se analizeze o astfel de plasmă, este mai oportun să se ia în considerare un sistem de descărcare cu microunde reprezentând plasmă într-un dispozitiv specific de descărcare a gazelor.

descărcări de microunde(descărcări cu microunde) sunt denumite în mod obișnuit descărcări create folosind undele electromagnetice cu o frecvență care depășește 300 MHz. Frecvențele admise pentru aplicații industriale, medicale și științifice sunt 460, 915, 2450, 5800, 22125 MHz. Frecvența cea mai frecvent utilizată este 2450 MHz.

Descărcările cu microunde au ocupat un loc ferm printre alte generatoare de plasmă. Proprietățile unor astfel de descărcări și plasma obținută în acestea sunt luate în considerare în toate aspectele legate de fizica plasmei, chimia plasmei și tehnologiile plasmei.

Metodele și tehnicile de producție utilizate pentru obținerea plasmei cu microunde corespund intervalului de microunde și sunt diferite de cele utilizate la frecvențe mai mici. Plasma poate fi creată la presiuni de la 1.33.10 -2 Pa până la atmosferică în moduri pulsate și continue, puterea medie utilizată variază de la câțiva wați la sute de kilowați.

Elementul principal al unei descărcări cu microunde este un dispozitiv care permite introducerea energiei electromagnetice în volumul de descărcare. Există aproximativ 10 grupuri în care toate structurile din gama de microunde pot fi împărțite condiționat.

Principalele avantaje ale descărcărilor cu microunde sunt:

· Plasma usor de obtinut cu un aport de energie specifica mare (> 1 W/cm 3 ).

Ușurința de obținere a plasmei cu aport de energie scăzut (<< 1Вт/см 3).

· Gamă largă de presiuni de funcționare (de la 1.33.10 -2 Pa până la presiuni care depășesc presiunea atmosferică).

· Posibilitatea de a crea atât plasmă de cvasi-echilibru, cât și în esență de neechilibru.

· Control facil al structurii interne a descărcării prin modificarea caracteristicilor electrodinamice ale dispozitivului de introducere a energiei cu microunde în plasmă.

· Posibilitatea de a crea plasmă în sistemele fără electrozi și cu electrozi (în acest din urmă caz, nu există contaminarea volumului și a probelor cu produse de eroziune a electrozilor).

· Abilitatea de a crea plasmă în volume mici și mari, inclusiv spațiu liber (atmosfera Pământului).

· Posibilitatea de prelucrare a suprafețelor mari prin scanarea zonei de formare a plasmei, care are dimensiuni reduse.

· Posibilitatea acțiunii comune a plasmei și câmpului electromagnetic asupra obiectelor din plasmă pentru a crește eficiența procesului.

· Familiile dezvoltate de diverse generatoare eficiente de plasmă cu microunde permit alegerea unui design pentru orice aplicație.