Температура - катодное пятно
Cтраница 2
Для повышения устойчивости дуги и уменьшения блуждания применяют вольфрамовые электроды с эмиссионными активизаторами ( окислами тория, циркония и др.), которые значительно снижают температуру катодного пятна и уменьшают оплавление конца электрода. В этом случае конец электрода можно затачивать на конус благодаря чему ограничивается блуждание катодного пятна. [16]
Электроны, покидающие поверхность катода, устремляются к одному из анодов и, встречая на своем пути молекулы ртути, вызывают их ионизацию, а образовавшиеся при этом положительные ионы под действием сил электрического поля, падая на поверхность катода, отдают ему свой заряд и энергию, поддерживая температуру катодного пятна. [17]
 |
Схема рабочих и дугогаситель. [18] |
При отключении цепи под током между контактами выключателя возникает электрическая дуга. Так как температура катодного пятна составляет примерно 1 500 С и значительно превышает температуры плавления металлов, обычно применяемых для контактов - меди ( - 1080 С), латуни ( - 900 С), серебра ( - 960 С), то под действием дуги происходит частичное оплавление металла контактов, сопровождающееся некоторым разбрызгиванием металла и его испарением в дуге. [19]
На величину пика зажигания большое влияние оказывает потенциал ионизации, с увеличением которого растет пик зажигания. Исследованиями доказано, что в момент образования катодного пятна на изделии пик зажигания возрастает. Это объясняется тем, что вследствие интенсивного отвода тепла в массу изделия температура катодного пятна падает и для повторного возбуждения дуги требуется относительно большое напряжение. На величину пика зажигания влияют элементы, имеющие большое сродство к электрону, образующие отрицательные ионы, как например фтор. [20]
При низких давлениях главную роль играет ударная ионизация молекул быстрыми электронами, температура которых много выше температуры газа, а число столкновений недостаточно, чтобы выравнять эти температуры. При этом наряду с эмигрирующим катодным пятном за счет интенсивного испарения материала анода при его разогреве электронами возникает анодный кратер с температурой выше температуры катодного пятна. [21]
Дуги между твердыми электродами при атмосферном давлении либо совсем не горят на переменном токе, либо горят очень скверно. Это связано с тем, что за время паузы тока катодное пятно успевает остыть и прекращается термоэлектронная эмиссия. Для поддержания стационарного разряда такую дугу следует поджигать каждые полпериода. Впрочем, если теплопроводность электродов мала, а сила тока велика то за 0 01 сек температура катодного пятна не успевает сильно понизиться и разряд может возобновиться после смены знака напряжения. В остальных случаях дугу следует поджигать каждые 1 / 2 периода пропусканием высоковольтного электрического импульса через дуговой промежуток. [22]
Непосредственно у катодного пятна доля тока, определяемого переносом зарядов электронами, составляет 0 8 - 0 9, а положительными ионами соответственно 0 2 - 0 1 от общего тока. Под действием электрического поля в катодной области разряда большая часть эмитированных катодом электронов приобретает скорости, необходимые для возбуждения и ионизации молекул пара. Меньшая же часть электронов нейтрали-вуется приходящими к поверхности ртути ионами. Попадающие на катод положительные ионы отдают ему свою энергию, переходящую главным образом в тепло и поддерживающую температуру катодных пятен, где происходит интенсивное выделение струй ртутного пара. Давление струй пара отклоняет ионный поток от катодного пятна в сторону. Катодные пятна все Бремя перемещаются по поверхности ртути. [23]
Физические концепции, лежащие в основе этой взаимосвязи, очевидно, очень сложны, но в общем случае может быть дано следующее объяснение. Для образования в промежутке достаточного для поддержания разряда количества положительно заряженных ионов необходимо, чтобы с поверхности электродов испарилось соответствующее количество паров металла. Это возможно лишь в том случае, когда поверхность электрода будет сильно нагретой, причем чем выше температура кипения металла электрода, тем до более высокой температуры должна быть нагрета его поверхность. Отвод тепла от катодного пятна в окружающие его относительно холодные участки электрода, очевидно, является явной функцией температуры катодного пятна и теплопроводности металла. [24]
 |
Принципиальная схема ртутного выпрямителя ( а и его условное обозначение ( б. [25] |
Нижняя часть колбы заполнена ртутью, которая служит катодом. Туда же впаян стеклянный отросток, заполненный ртутью и являющийся анодом зажигания. Для зажигания вентиля включают в сеть основной и вспомогательный трансформаторы Тр0 и Трв, замыкают рубильник Р2 и наклоняют колбу так, чтобы ртуть анода зажигания Л3 соединилась с катодом. При этом под действием напряжения вторичной обмотки вспомогательного трансформатора Трв в цепи анода A3 и катода проходит ток. При возвращении колбы в исходное положение контакт между ртутью анода A3 и катода разрывается и между ними образуется электрическая дуга, а на ртути катода возникает небольшое светящееся пятно, имеющее очень высокую температуру. Электроны, вылетевшие из катода, направляются к аноду ( А1 или А2), который имеет положительный потенциал по отношению к катоду. Так как температура катодного пятна высокая, то давление паров ртути в колбе велико и для повышения допустимых обратных напряжений анод помещают в узкие отростки - рога, с тем чтобы повысить интенсивность охлаждения и понизить давление паров ртути вблизи его. В процессе работы вентиля на внутренней поверхности рогов оседают пары ртути, являющиеся носителями отрицательных зарядов и играющие роль сетки с отрицательным зарядом. Эти заряды препятствуют зажиганию колбы, повышая потенциал зажигания. Для компенсации этих отрицательных зарядов на рога колбы одевают манжеты, соединенные с анодами, так что при положительном потенциале анода манжета, соединенная с ним, будет иметь также положительный потенциал. [26]
Полученные экспериментальным путем значения температуры катодного пятна на ртути весьма противоречивы. Особенно спорны те данные, которые базируются на скорости испарения ртути с поверхности, поскольку процесс ухода атомов ртути, по-видимому, не представляет собой простое термическое испарение. Поверхность пятна подвергается ударам множества положительных ионов с энергиями значительно больше той, которая нужна для высвобождения атома ртути из жидкой поверхности. Возможно, что многие атомы удаляются с поверхности ртути непосредственно в результате соударений с такими ионами. Сами ионы могут отскакивать от поверхности в виде нейтральных атомов. Неясно поэтому, насколько оправдано применение понятия температуры к переходной зоне у поверхности катода, раз столь большое количество атомов и ионов, приходящих и уходящих из этой зоны, имеет направленную, а не беспорядочную Скорость движения. Аналогичные соображения справедливы, естественно, и в отношении катодов из других металлов. Оценки температуры катодных пятен на прочих металлических катодах также противоречивы. Часто считают, что температура эта равна или выше точки кипения металла. Это указывает на то, что темпера. [27]
Страницы: 1 2