ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Индукционный нагрев из "Электротермия" Электрическая дуга представляет один из видов газового разряда. При нормальных условиях любой газ является непроводником тока, однако, если газ ионизирован, то присутствующие в нем свободные электроны и ионы делают его токопроводящим. [c.54] Либо — постоянные коэффициенты, характеризующие материал катода и состояние его поверхности. [c.54] Как следует из уравнения (2-14), термоэлектронная эмиссия резко возрастает с повышением температуры. Кроме того, происходит также автоэлектронная или электростатическая эмиссия, обусловленная наличием большой напряженности электрического поля у поверхности катода, под влиянием которой электроны также вырываются с катода. [c.55] Эти виды эмиссии играют главную роль в электрической дуге. Высокая температура катодного пятна поддерживается благодаря тому, что на катод попадают положительные ионы, которые передают ему свою кинетическую энергию. [c.55] Ионизация в междуэлектродном пространстве при дуговом разряде поддерживается независимо от воздействия каких-либо внешних факторов, поэтому электрическая дуга в электротермических устройствах относится к категории самостоятельных разрядов. [c.55] Электрическая дуга возникает как при постоянном, так и при переменном токе. Поскольку в последнем случае процессы в дуге усложняются, то целесообразно вначале рассмотреть дугу постоянного тока. [c.56] Температура катодного пятна приближается, по-видимому, к температуре кипения материала катода. Плотность тока в катодном пятне при угольных электродах достигает 2700—2900 а см . Температура анодного кратера несколько выше, чем катодного пятна так, для угольных электродов при атмосферном давлении она составляет около 4200° К, для стальных — около 2600° К. [c.57] Температура анодного пятна поддерживается непрерывно попадающим на него потоком электронов. Поскольку площадь анодного пятна больше, чем катодного, плотность тока в нем меньшая и при угольном аноде составляет около 300 а см , а факел дуги несколько расширяется к аноду в виде конуса. [c.57] Температура столба (факела) дуги 5000—8000° К, а при некоторых условиях и выше. [c.57] Наряду с ионизацией в столбе дуги происходят процессы, снижающие его электропроводность, а именно происходит рекомбинация ионов при столкновении частиц с противоположными зарядами и диффузия ионов в окружающее пространство под влиянием разности температур и давлений. Оба эти процесса зависят от условий охлаждения. При большем охлаждении как рекомбинация, так и диффузия ионов возрастают. [c.57] Для устойчивого горения дуги необходимо, чтобы количество возникающих в столбе дуги зарядов компенсировало потерю их вследствие рекомбинации и диффузии. [c.57] Площадь столба дуги при прочих равных условиях пропорциональна току, поэтому плотность тока в столбе остается практически постоянной. С увеличением тока в дуге условия горения ее улучшаются, так как при этом интенсивность ионизации возрастает в большей степени, чем процессы рекомбинации и диффузии зарядов. [c.57] Этим объясняется, в частности, то, что в холодной печи дуга горит менее устойчиво. [c.57] Характер зависимости напряжения на дуге от тока при постоянной длине дуги, или, так называемая, статическая вольт-амперная характеристика дуги, показана на рис. 21. [c.57] Падающий характер вольт-ампер ной характеристики указывает на то, что при постоянстве длины дуги и постоянном напряжении источника питания для устойчивого горения и ограничения тока в дуге необходимо последовательно с ней включить некоторое сопротивление г. Рассмотрим условия устойчивого горения дуги. [c.58] Промежуточные значения тока в цепи не могут быть стабильными, так как при них нарушается электрическое равновесие и появляется некоторая разность напряжений АС/ (разность ординат между АКЛ и СДКЕ), под влиянием которой ток в цепи, а следовательно, и в дуге будет возрастать до значения /д . Токи в цепи меньше, чем /д2, и больше, чем /д1. быть не могут, так как при этих условиях становится невозможным электрическое равновесие по уравнению (2-15). [c.59] Напряжение по длине дуги распределяется неравномерно, в силу специфики тех энергетических процессов, которые происходят на отдельных ее участках. В связи с этим различают области катодного и анодного падения напряжения (около катода и анода) и падения напряжения в столбе дуги. Характер распределения напряжения в дуге показан на рис. 23. [c.60] В области катодного падения напряжения эмитируемые катодом электроны приобретают скорости, необходимые для ионизации молекул вещества, заполняющего между-электродное пространство. [c.60] Эта ионизация кладет начало образованию плазмы в столбе дуги. Предполагается, что эмитируемые катодом электроны производят ионизацию при первом же столкновении с нейтральными атомами и молекулами, поэтому протяженность области катодного падения напряжения примерно равна длине свободного пробега электрона и составляет 10 —см, а напряженность поля у катода достигает примерно 10 в/см. [c.60] Падение напряжения в столбе дуги пропорционально длине столба, что указывает на отсутствие в нем сконцентрированных объемных зарядов и равномерное распределение электронов и ионов. Столб дуги непрерывно теряет заряженные частицы как вследствие рекомбинации, так и диффузии в окружающую среду. При стационарном процессе эта убыль восполняется процессами ионизации. [c.61] Вернуться к основной статье