Cтраница 2
Низкое катодное Падение дуги определяется не эмиссией электронов из катода, а сужением дуги к катоду. Благодаря сужению плазма приближается к катоду, и это приводит к тому, что перенос тока в подавляющей части осуществляется положительными ионами. Теория позволяет правильно определить величину катодного падения и плотности тока на катоде. Таким образом, эта теория объясняет процессы у катода дуги без необходимости делать ряд допущений, которые требуются при применении теории автоэлектронной эмиссии. [16]
Уравнение ( 3 - 27) показывает, что падение напряжения в области объемного заряда уменьшается с ростом плотности тока. Поэтому область объемного заряда должна суживаться по направлению к катоду, что одновременно уменьшает падение напряжения. Увеличение плотности тока в результате сужения дуги приводит к уменьшению толщины области объемного заряда. [17]
Из этого уравнения следует, что напряжение U не зависит от плотности тока б, а значит, не зависит и от того, происходит сужение дуги, или нет. При сужении растет напряженность поля и уменьшается толщина области теплопроводности. Все же в этой области происходит сужение дуги, так как от диаметра ствола дуги мы переходим к диаметру ( меньшему) области объемного заряда. [18]
Падение напряжения в дуге Ua при малых нагрузках из-за малой величины давления пара и малой ионизации относительно велико. С повышением нагрузки Ua сначала уменьшается ввиду уменьшения напряженности поля в столбе дуги, а затем начинает снова возрастать. Этот рост обусловлен увеличением падения в участках сужения дуги, увеличением потерь на стенках от рекомбинации, а в некоторых случаях - недостаточностью давления пара, ограничивающей развитие более интенсивной ионизации. Величина Ua колеблется от 18 до 30 в в зависимости от тока нагрузки, давления ртутного пара, конструктивного выполнения вентиля. [19]
Заметим, что при интегрировании авторами было принято, что величины х и Ь - не зависят от температуры. Такое допущение носит в результат заметную ошибку. Однако много большую ошибку вызывает то обстоятельство, что в приведенном расчете не было учтено сужение дуги к катоду. Действительно, катодное падение напряжения оказалось равным 100 в вместо 10 в. Что такое сужение в исследованной авторами дуге действительно существует, видно из следующих цифр. [20]
Несмотря на наличие четырех промежуточных вставок 7, двух сеток 8 и фильтра 9, полное падение напряжения в дуге вентиля при максимальном токе ( 900 а) не превосходит 60 - 70 в. Перегрузочная способность по току рассматриваемого вентиля достаточно велика. В режиме кратковременных перегрузок амплитуда тока в нем может достигать 5 - 12 ка без значительных перенапряжений в местах сужения дуги и без разрывов дуги. [21]
Рассмотрим случай дуги, горящей в трубе. Температуру на оси дуги обозначим через Т0, а на стенке трубы - через TR. Радиус трубы обозначим через R. Допустим, что можно пренебречь сужением дуги у катода и у анода, и будем считать ствол дуги цилиндрическим. [22]
Начиная с некоторого значения тока нагрузки, падение в дуге резко возрастает, а при дальнейшем увеличении тока дуга делается неустойчивой, наблюдаются периодические изменения тока, происходящие с большой частотой. В контурах, образованных емкостью выпрямителя и индуктивно-стями элементов питающей выпрямитель цепи ( трансформатор, анодные и уравнительные реакторы), может возникнуть резонанс напряжений, сопровождающийся перенапряжениями. Неустойчивое состояние дуги наступает при уменьшении температуры ( давления) и при меньших токах. Описанное явление свойственно многоанодным вентилям, где анодные манжеты образуют сужение дуги. [23]
Оба рассмотренных метода получения высоких температур основаны на повышении плотности тока дуги. При этом можно сильно увеличить сужение разрядного столба дуги механическим способом. Следующий шаг в этом направлении был сделан Мэккером [6], осуществившим дуговой разряд через узкую водяную трубку. В этом последнем случае температура повышается благодаря сочетанию двух эффектов. Во-первых, наличие узкого водяного канала обеспечивало значительное сужение дуги ( испарение воды возмещалось ее притоком с большой скоростью), и, во-вторых, вследствие внешнего охлаждения дуги наружный слой ее является более холодным и непроводящим, внутренний же столб дуги для обеспечения прохождения тока должен иметь более высокую температуру. [24]