ий, що температура його кипіння може перевищити 2500 В° К, то емісія електронів з поверхні катода може відбуватися і за рахунок термічних процесів (термоелектронна емісія). За цих умов вихід електронів з катода забезпечується і при більш низьких падіннях напруги у катода. У цьому випадку катодне падіння є не прямою причиною виходу електронів з катода, як при автоелектронної емісії, а непрямою, що забезпечує виділення близько катода необхідної енергії для підігріву катода.
Можливо і спільне існування термічної і автоелектронної емісії при нагрітому катоді.
Дуга може існувати між металевими електродами і при холодному катоді. У цьому випадку має місце в основному автоелектронна емісія.
Рис. 8.3. Розподіл напруги по довжині електричної дуги
Можливий і такий механізм виходу електронів з катода, коли за рахунок високої питомої щільності енергії в області околокатодного простору виникає висока ступінь термічної іонізації газу. При цьому електрони йдуть у зону Дуговой плазми, а позитивні іони, падаючи на катод, забирають електрони з катода, утворюючи нейтральні атоми. Таким чином створюється електричний струм в ланцюзі. Цілком імовірно, що при холодному катоді має місце спільна дія автоелектронної емісії та емісії за рахунок термічної іонізації в околокатодном просторі. Отже, яким би не був механізм звільнення електронів з катода, за всіх умов в катода повинна вчинятися робота, тобто виділятися енергія, що і забезпечується завдяки катодній падіння напруги.
Анодне падіння напруги має місце в області, що безпосередньо примикає до анода. Воно не є необхідною умовою існування дугового розряду, так як завдання анода щодо пасивна - приймати йде до нього із зони плазми дуги електронний потік. Підвищення ж напруженості електричного поля у анода є наслідком освіти у анода просторового негативного заряду через нестачу іонів у анода. Анод в дуговому розряді не випромінює позитивні іони. Іони ж, що виникають в дуговому стовпі, хоча і з невеликою швидкістю, рухаються до катода, таким чином безпосередньо біля поверхні анода утворюється переважання негативних зарядів і створюється умова для анодного стрибка напруги (анодного падіння напруги). Величина анодного падіння напруги залежить від температури анода, роду металу і пр. прийшли з стовпа дуги електрони, нейтралізуючи на аноді, звільняють В«роботу виходуВ», витрачену раніше на вихід електронів з катода. Часто температура анода буває навіть вище, ніж температура катода.
Падіння напруги в дуговому стовпі U CT представляє собою твір напруженості електричного поля Е на довжину стовпа l . Твір напруженості електричного поля на струм в дузі визначає потужність, що підводиться до дугового стовпа з мережі на одиницю його довжини W = Ei .
При сталому стані ця потужність дорівнює потужності, що розсіюється дугою в навколишній простір Р, т. е. Р = W .
Розсіювання енергії дуговим стовпом іде допомогою випромінювання, теплопровідності і конвекції. При різних умовах гасіння дуги в вимикаючих апаратах може переважати той або інший вид тепловіддачі. Це залежить від величини струму, середовища, в якій утворюється дуга (різні гази або рідини), тиску, стану середовища (нерухома або рухома) і пр.
Величина напруженості електричного поля в дуговому стовпі також істотно залежить від умов, в яких горить дуга, і властивостей дугогасящей середовища. На практиці спостерігається коливання напруженості електричного поля в межах 10 - 200 В/см. Менша цифра відноситься до відкритих дуг в повітрі при відносно великих токах, а велика - до дуг, що знаходяться в потоці газів або парів рідини, коли відбір тепла від дугового стовпа робиться особливо інтенсивним.
У дуговому розряді із зміною струму змінюються радіус дугового стовпа, температура газу і щільність іонізації. У результаті часто виходить падаюча вольтамперних характеристика, тобто напруженість електричного поля в дуговому стовпі зменшується з ростом струму, як показано на рис. 8.4 (крива 1 ). p> Можна отримати залежність між напруженістю електричного поля і струмом в дуговому стовпі. Потужність, що поглинається дугою, в стаціонарному стані повністю віддається в навколишній простір. Цю потужність дуга віддає не тільки з поверхні, як це має місце у твердого тіла, але і всім своїм обсягом. p> Але іноді можна спостерігати, що Е залишається постійною величиною, що не залежної від струму. Це може мати місце коли щільність зарядів в дуговому каналі залишається величиною постійною, що не залежить від струму. Такий стан виходить в тому випадку, коли перетин дуги пропорційно току, поточним через неї. Сталість напруги на дузі спостерігається при гасінні дуги змінного струму у вимикачах, тобто в умовах інтенсивної деіонізації дугового каналу. Звідси можна зробити в...
