катод. Завдяки цьому температура катода піднімається і досягає точки випаровування матеріалу електрода. При високих температурах з'являється термоелектронна емісія катода, яка в сильному ступені залежить від температури електрода. Проведені дослідження також показали, що дуга може існувати тільки за рахунок автоелектронної емісії, створюваної у катода електричним полем.
б) Область дугового стовпа. Енергія, придбана зарядженими частинками в електричному полі дугового стовпа, настільки мала, що практично іонізація поштовхом не відбувається.
При великій температурі, яка має місце в області дугового стовпа, швидкість частинки зростає до значення, при якому удар в нейтральний атом приводить до його іонізації. Така іонізація називається термічної. Основним джерелом іонів і електронів в стовпі дуги є термічна іонізація. Чим менше маса частки, тим більше її швидкість руху. p> Таким чином, із зростанням тиску ступінь іонізації зменшується. У зв'язку з цим у багатьох дугогасящих пристроях (ДУ) електричних апаратів створюється підвищене тиск газу, що сприяє гасінню дуги. Дуже сильний вплив на іонізацію надає температура. Для великого числа двохатомних газів через ступінчастою іонізації процес утворення іонів починається при температурах 6-10 3 К. Пари металу іонізуються значно легше. Помітна іонізація починається вже при температурах 3000-4000 К. Тому в ДУ необхідні заходи проти попадання металевих парів електродів.
в) Енергетичний баланс дуги. Процес іонізації і процес деіонізації значною мірі визначаються температурою дугового проміжку. Остання залежить від кількості тепла, що виділяється в дузі і відведеного від дуги.
Охолодження дуги відбувається за рахунок випромінювання, теплопровідності і конвекції.
Для відкритої дуги, що горить в повітрі, випромінюванням віддається 15-30% виділеної в дузі енергії. Для дуги, що горить в закритому ДУ, частка тепла, що віддається випромінюванням, менше.
Відведення тепла за рахунок теплопровідності газу значною мірою залежить від його температури. Так, при температурі 4000 К молекули водню дисоціюють на атоми. При цьому від дуги відводиться велика кількість тепла. Зовні цей процес представляється як різке збільшення теплопровідності. Теплопровідність газу сильно залежить від його природи. Так, середня теплопровідність водню в 17 разів більше, ніж повітря. Завдяки своїй високій теплопровідності при інших рівних умовах водень сприяє швидшому охолодженню стовпа дуги. Струм, відключається в атмосфері водню, в 7,5 рази більше, ніж у повітрі при тому ж тиску.
При горінні дуги в трансформаторному маслі останнє розкладається з виділенням водню, що сприяє ефективному гасінню дуги. У деяких апаратах під дією магнітного поля дуга переміщається з великою швидкістю щодо повітря, що приводить до її охолоджуванню за рахунок конвекції. Цей вид тепловіддачі поряд з теплопровідністю є визначальним для процесу гасіння.
г) Околоанодная область. Потік електронів з стовпа дуги спрямовується до позитивного електрода - анода. Анод при дуговому розряді не випромінює позитивних іонів, які могли б нейтралізувати електрони. Тому поблизу анода створюється негативний об'ємний заряд, що і викликає появу околоанодного падіння напруги та підвищення напруженості електричного поля. Околоанодное падіння напруги залежить від температури анода, його матеріалу і значення струму.
Електрони розганяються в полі, утвореному негативним об'ємним зарядом і анодом. Енергія, придбана електронами, віддається анода. Завдяки великій енергії електронів анод нагрівається до дуже високої температури, яка, як правило, вище температури катода. Потужний потік електронів вибиває з анода електрони, які також беруть участь у створенні негативного об'ємного заряду.
Висока температура анода і околоанодная область не роблять істотного впливу на виникнення і умови існування дугового розряду. Роль анода зводиться до прийому електронного потоку з дугового стовпа.
Для дуги великого струму околоанодное падіння напруги настільки мало, що їм можна знехтувати.
Розподіл напруги, напруженості електричного поля (градієнта) і похідної , пропорційною об'ємному заряду а в дузі, представлено на рис.8.1.
Падіння напруги в катода становить 10-20 В і залежить від матеріалу катода і властивостей газу, в якому горить дуга. Околокатодное падіння напруги дещо менше потенціалу іонізації газу через наявність біля катода його пари, у яких потенціал іонізації значно нижче.
Околоанодное падіння напруги становить 5-10 У. При великих токах околоанодное напруга зменшується, в той час як околокатодное напруга залишається постійним.
Рис. 8.1. Розподіл напруги, напруженості електричного поля і об'ємних зарядів в електричній дузі
У деяких ...
