Сильноточная вакуумная дуга.
СВД, стабилизированная неоднородным АМП. АМП, генерируемое КС.
Пример расчёта формы аксиальной компоненты поля, генерируемого современной КС.
Видно, что аксиальная компонента поля, генерируемого КС, существенно неоднородна. При r / R > 0.6 начинается быстрый спад поля. При r / R ~ 1 поле зануляется и меняет знак.
a) чертёж современного контакта, генерирующего АМП (видны разрезы накладки, которые предназначены для борьбы с вихревыми токами); b) квазистационарная форма АМП, генерируемая в промежутке между электродами (относительные единицы). (вместо использованного выше термина «контакт» на практике для КС, генерирующих АМП, часто используется термин «розетка»)
Сильноточная вакуумная дуга.
СВД, стабилизированная неоднородным АМП.
Межэлектродный промежуток фиксирован, поджиг вспомогательным электродом, питание прямоугольным импульсом тока. (A.M. Chaly, A.A. Logatchev, K.K. Zabello, S.M. Shkol’nik, “High-Current Vacuum Arc Appearance in Nonhomogeneous Axial Magnetic Field”, IEEE Trans. Plas. Sci., 2003, v. 31, no. 5, pp. 884-889.) КС, генерирующая АМП, со сплошными накладками помещена внутрь катушек, питаемых от независимого источника. Это позволяет менять не только амплитуду, но и форму результирующего АМП. Питание катушек включается заранее так, чтобы генерируемое ими поле успело проникнуть в промежуток до поджига дуги. Поле, генерируемое КС, проникает в промежуток в течение ~ 3 мс (большое время диффузии поля - следствие отсутствия разрезов на накладках).
Кадры скоростной фотосъемки сильноточной вакуумной дуги, питаемой прямоугольным импульсом тока АМП – электродная КС, помещённая в однородное внешнее АМП. Электроды CuCr диаметром 30 mm, I = 7 kA, h = 2 мм. a) через t=1ms после поджига; b) t=2 ms; c) t=3 ms; d) t=4 ms; e) радиальное распределение результирующего АМП в квазистационарном состоянии (t>3 ms).
В квазистационарном состоянии, когда форма АМП внутри промежутка устанавливается, дуга стремится занять периферию электрода, а не центр, где индукция АМП максимальна (ранее предполагалось, что дуга всегда стремится занять на электроде область, где АМП максимально). Такого рода эксперименты показали, что дуга стремится занять на электроде ту часть поверхности, где выполняется условие B1 < B < B2, т.е. стремится в состояние с минимальным напряжением. Это проявление «принципа минимума» Штейнбека.
Отметим, что неоднородное распределение КП на катоде, которое, очевидно, создаст в той или иной степени неоднородность распределения плотности тока на аноде, невыгодно с практической точки зрения (для получения максимально отключающей способности). Действительно, с помощью достаточно сильного АМП можно предотвратить контракцию дуги на аноде и образование анодного пятна, но при увеличении тока поверхность анода (уже не локально, в пятне, а в целом) будет, рано или поздно, перегрета. Очевидно, что это случится тем позднее, чем однороднее распределён ток по аноду.
Сильноточная вакуумная дуга.
СВД, стабилизированная неоднородным АМП. Продолжение.
Квазистационарные состояния дуги со сплошными электродными накладками в АМП-электродной КС диаметром 30 mm. Форма АМП определялась суперпозицией поля генерируемого самой КС и внешнего однородного поля. Изменение формы результирующего АМП достигалось изменением направления и индукции однородного поля, генерируемого внешними катушками. Прямоугольный импульс тока I=11 kA; h=4 mm. a, b, c, d – результаты компьютерной обработки скоростного фотографирования поверхности катода (слева – шкала плотности тока в kA/cm2) и соответствующие распределения результирующего АМП; e – усреднённые по азимуту (0 – 360) радиальные распределения тока на катоде; f – гистограммы плотностей тока. Буквами a, b, c, d на рисунках e и f обозначены кривые, соответствующие режимам, показанным на рисунках a, b, c, d. На горизонтальной оси чёрной линией отмечена область, в которой удовлетворяется условие B1<B<B2 для АМП выпуклой формы и условие B<B2 для АМП вогнутой формы
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.