щує 0,5 - 1%/ р . Тому контакт анод-плазма володіє вентильними властивостями, і розрядну ланцюг слід розглядати як звичайний однотактний випрямляч з закороченним виходом.
Експериментально встановлено, що в будь-який момент часу достатньо площі одного працюючого анода, щоб генерується в джерелі плазма заповнила весь обсяг розрядної камери. Однак при живленні змінним струмом концентрація плазми, її потенціал та електронна температура пульсують з частотою напруги розряду. До радіальної нерівномірності розподілу щільності іонного струму у вихідному перетині розрядної камери, характерною для джерела кауфмановского типу, питомого постійним струмом, при переході на змінний струм додаються пульсації щільності струму за часом. Пульсації іонного струму погіршують роботу іонно-оптичної системи двигуна. Вони можуть бути зменшені за рахунок збільшення частоти харчування розряду (до 2 - 2,2 кГц), числа анодів (до 6 - 9) та ін
Проведені дослідження показали, що при харчуванні газорозрядних іонних джерел змінним струмом можуть бути досягнуті такі ж показники по енергетичної ефективності, щільності іонного струму, пульсаціям струму, як при харчуванні джерела постійним струмом від випрямляча без згладжуючих фільтрів.
Прискорююча ланцюг іонного двигуна (тобто ланцюг, по якій утворюються в джерелі електрони надходять у нейтралізатор, а потім у іонний пучок) споживає до 90% підводиться до двигуна потужності, і її переклад на харчування змінним струмом особливо доцільний. Одна з можливих принципових схем прискорюючою ланцюга з випрямляння струму в іонному двигуні представлена ​​на рис. 2.23. Випрямлення високовольтного струму відбувається на анодних вузлах, встановлених у газорозрядної плазмі іонного джерела. У схемі використаний один нейтралізатор, працює на постійному струмі. Принцип дії схеми заснований на здатності квазинейтральной плазми утворювати екрануючий шар при контакті з твердою стінкою (металевим електродом). При позитивному (щодо плазми) потенціалі електрода цей шар пропускає великий електронний струм з малим падінням потенціалу на межах шару, при негативному потенціалі T 0 до знижується до іонного і за певних умов екрануючий шар витримує без пробою кілька кіловольт. Тому, змінюючи потенціал електрода, можна змінювати як струм набоїв до нього, так і потенціал навколишнього плазми.
В
Рис. 2.23. Принципова схема прискорюючою ланцюга з випрямляння струму в іонному двигуні:
1 - камера іонізації; 2 - трансформатор ланцюга розряду; 3 - нейтралізатор; 4 - аноди ланцюга розряду; 5 - анодні вузли; 6 - трансформатор прискорюючою ланцюга; 7 - джерело постійного струму; 8 - подача робочої речовини; 9 - Іонний пучок
Якщо на три анодних вузла подати трифазне змінну напругу, то потенціал плазми починає стежити за потенціалом вузла, що має найбільш високий потенціал. Між цим вузлом і плазмою встановлюється невелика різниця потенціалів, що забезпечує проходження по фазі електронного струму нейтралізації. Потенціал плазми змінюється практично по обвідної діаграми фазних напруг. Відповідно до цього змінюється і потенціал корпусу джерела, відрізняючись на величину порядку електронної температури. Таким чином, між нейтралізатором (В«нульВ» трансформатора прискорюючою ланцюга) і корпусом камери іонізації встановлюється пульсуюча різниця потенціалів, необхідна для прискорення іонного пучка. За період зміни живлячої напруги струм нейтралізації переходить з фази, потенціал якої. зменшується, на фазу, потенціал якої зростає в т раз (т - кількість фаз). При цьому в іонному джерелі відбувається поділ зарядів: іони надходять з джерела в прискорює систему і залишають двигун у вигляді прискореного пучка, а електронний струм замикається на іонний пучок через нейтралізатор.
Розглянемо більш детально питання випрямлення струму в плазмових обсягах. Вже говорилося про виникнення вентильного ефекту в екранувальній шарі або в зоні контакту плазми з будь-яким електропровідним вузлом двигуна. Вільний контакт між плазмою і металевим електродом будемо називати відкритим плазмовим вентиль-анодом.
У деяких елементах ЕРД рухливість плазмових електронів зменшується, наприклад, під впливом зовнішнього магнітного поля. У ряді випадків обурення плазми за рахунок прямого контакту з електродом неприпустимі. У цих умовах для випрямлення змінного струму слід застосовувати газорозрядний вентиль-анод. На відміну від відкритого вентиль-анода газорозрядний вентиль-анод виведений за межі плазмового обсягу. Однак опорним електродом його розряду як і раніше є плазмова межа, через яку електрони надходять з основного плазмового обсягу в пріанодном зону вентиля. Плазмова межа виконує роль віртуального катода для розряду, який спалахує в пріанодном області синхронно з частотою живлячої напруги. Необхідний тиск газу забезпечується натекания з двигуна.
Вентильний ефект проявляється також у осе симетричному потоці п...
