Wprowadzenie do badań zaburzeń przewodzonych w instalacji reaktora plazmowego

W artykule opisano metody pomiaru przewodzonych zakłóceń elektromagnetycznych w torze zasilania reaktora plazmowego. Zaprezentowano pierwsze wyniki pomiarów.

W technologiach ochrony środowiska naturalnego i przemysłowych procesach oczyszczania gazów wylotowych obserwowany jest wyraźny wzrost zainteresowania metodą oczyszczania gazów poprzez poddanie ich oddziaływaniu plazmy nietermicznej. Źródłem nietermicznej, nierównowagowej plazmy są reaktory plazmowe wykorzystujące do jej wytwarzania wyładowania elektryczne [4]. Jednym z typów reaktorów plazmowych jest reaktor z wyładowaniem łukowym ślizgającym się wzdłuż elektrod o technologicznej nazwie GlidArc. Instytut Podstaw Elektrotechniki i Elektrotechnologii Politechniki Lubelskiej posiada taki reaktor. Powstające w nim quasi-łukowe wyładowanie jest źródłem plazmy nietermicznej wypełniającej część przestrzeni komory wyładowczej.

reaktor plazmowy

W przemysłowych zastosowaniach reaktory plazmowe są wykonywane jako urządzenia wieloelektrodowe, często z dodatkową elektrodą zapłonową. Takie konstrukcje są przeznaczone do zasilania z sieci trójfazowej. Instytutowe reaktory plazmowe typu GlidArc oparte są na wykorzystaniu trzech lub sześciu elektrod roboczych [4]. Do analizy został wybrany reaktor o konstrukcji sześciu elektrod roboczych (lecz do zasilania podłączone są tylko trzy) i jednej zapłonowej. Pracujące trzy stalowe, duże i płaskie elektrody robocze rozmieszczone są symetrycznie wewnątrz rurowej komory wyładowczej co 120 stopni. Centralnie, na wysokości podstawy elektrod roboczych, umieszczona jest czwarta, krótka elektroda zapłonowa. Pełni ona funkcję elektrody pomocniczej, a jej zadaniem jest wstępna jonizacja przestrzeni międzyelektrodowej i zainicjowanie wyładowania łukowego.

Na właściwości wytwarzanej plazmy istotny wpływ mają parametry zasilania. Właściwy cykl pracy reaktora plazmowego odbywa się przy napięciach rzędu 1–2 kV. Do zasilania plazmotronu znajdującego się w IPEiE stosuje się specjalne i zintegrowane układy zasilania. Systemy zasilania zostały opatentowane przez pracowników instytutu [2]. Cykl pracy plazmotronu zaczyna się z chwilą wystąpienia zapłonu wyładowania elektrycznego pomiędzy elektrodą zapłonową a elektrodami roboczymi. Pod wpływem przepływającego przez komorę wyładowczą gazu wyładowanie unosi się wzdłuż elektrod. W chwili, gdy energia dostarczana ze źródła nie jest już w stanie zrównoważyć strat energetycznych rozwijającego się wyładowania elektrycznego, następuje zgaszenie wyładowania. Po zgaszeniu wyładowania w strefie gaśnięcia, łuk odbudowuje się natychmiast w strefie zapłonu i rozpoczyna się kolejny cykl pracy reaktora. Charakter pracującego reaktora jest okresowy. Dzięki wyładowaniom elektrycznym jest to również odbiornik silnie nieliniowy, a w konsekwencji, w torze zasilania występują duże zmiany obciążenia i znaczna asymetria [3, 4, 5].

instalacja stacjonarna

Dyrektywa 2004/108/WE Parlamentu Europejskiego z dnia 15 grudnia 2004 r. w sprawie zbliżenia ustawodawstwa Państw Członkowskich odnoszących się do kompatybilności elektromagnetycznej (EMC) ma zastosowanie w odniesieniu do większości sprzętu elektrycznego. Definiuje te same cele co poprzednia dyrektywa 336/89, tj. ułatwia swobodny przepływ aparatury oraz tworzy odpowiednie, akceptowalne środowiska elektromagnetyczne we Wspólnocie UE [1]. Nowością jest jednak wprowadzenie odrębnych przepisów dla aparatury i instalacji stacjonarnych. Związane jest to z faktem, że o ile sama aparatura jest przedmiotem swobodnego przepływu wewnątrz UE, to instalacje stacjonarne są instalowane do stałego użytkowania w stałych miejscach.

Zgodnie z definicją w dyrektywie [1], instalacja stacjonarna oznacza szczególną kombinację kilku rodzajów aparatury oraz, w stosownych przypadkach, innych urządzeń, które są montowane, instalowane i których przeznaczeniem jest stałe użytkowanie w z góry określonym miejscu. Należy jednak pamiętać, że poszczególne elementy instalacji, które są niezależne i które zostały wprowadzone do obrotu, podlegają wszystkim odpowiednim przepisom dotyczącym aparatury, określonym w niniejszej dyrektywie.

Cały układ zasilania reaktora plazmowego, tor roboczy i zapłonowy, wraz z elementami sterowania i kontroli stanowi przykład instalacji stacjonarnej, którą należy poddać regulacjom związanym z kompatybilnością elektromagnetyczną mając na względzie zapewnienie jej poprawnego funkcjonowania na europejskim rynku.

Wymagania dla instalacji stacjonarnych nie obejmują oznakowania CE i konieczności sporządzania deklaracji zgodności WE; instalacje takie muszą jednak spełniać wymagania w zakresie ochrony. Podczas oceny, czy instalacja stacjonarna jest nieszkodliwa pod kątem EMC, musimy zachować ostrożność i dokonywać klasyfikacji każdej instalacji indywidualnie. Istnieją trzy możliwe metody przeprowadzenia oceny kompatybilności:

• pełne zastosowanie odpowiednich norm zharmonizowanych,
• zastosowanie własnej metodologii producenta (szczegółowa ocena techniczna EMC) – nie są stosowane żadne normy zharmonizowane,
• połączenie obydwu powyższych metod.

Zastosowanie norm zharmonizowanych jest najłatwiejszym sposobem wykazania zgodności z wymaganiami dyrektywy EMC. Podczas kontroli wyrobu wprowadzonego do obrotu i badania zgodności wyrobu z normą oczekuje się zgodności z wymaganiami i limitami określonymi w tej normie.