Существует несколько методов измерения распределения плотности тока в электрических разрядах. Для измерения распределения тока в столбе разряда используются магнитные зонды и оптические измерения . Распределение плотности тока на электроде измеряют методом секционирования электрода. К сожалению, ни один из этих методов по разным причинам не применим к вакуумной дуге с высокими плотностями тока, которая является предметом наших исследований. - Магнитные зонды – это маленькие катушечки, помещаемые в межэлектродный промежуток. Очевидно, что зонды могут быть использованы только в модельных экспериментах. В дугах, поджигаемых при разведении контактов, их использование практически невозможно. Однако и в модельных экспериментах использование магнитных зондов ограничено относительно низкими плотностями тока, т.к. при перегреве зонды разрушаются (в первую очередь нарушается изоляция провода, которым намотана катушка). Есть и иные менее очевидные причины, не позволяющие использовать эту методику в интересующих нас условиях (в частности, наличие достаточно сильного внешнего неоднородного магнитного поля, имеющего, вообще говоря, не только аксиальную компоненту). - Оптические измерения, как бесконтактная методика, более подходят для диагностики сильноточных разрядов, однако их использование предполагает наличие возможности связать пространственное распределение излучения разряда с пространственным распределением плотности тока. Такую возможность могут обеспечить только хорошо разработанные методы математического моделирования столба разряда. На данном этапе развития физических исследований такая возможность, к сожалению, отсутствует. Предположение, иногда используемое в работах, что локальная степень засветки изображения дуги пропорциональна локальной плотности тока, строго говоря не верно и годится лишь для грубых оценок. - Метод секционирования электрода состоит в том, что используется электрод, состоящий из нескольких частей (обычно концентрических колец), и ток на каждую из этих частей измеряется отдельно. Использование метода секционирования электрода в экспериментах с модельными электродными системами принципиально возможно, однако тоже сталкивается с большими трудностями при попытках использовать этот метод для исследования сильноточных разрядов. В экспериментах с электродными системами, аналогичными используемым в промышленных ВДК, метод секционирования электрода вовсе неприменим. Для определения распределения плотности тока в СВД часто используется также анализ эрозионных отпечатков дуги на электроде. Такой способ, очевидно, может дать лишь ограниченную информацию качественного характера.
Сильноточная вакуумная дуга.
Новая методика измерения распределения плотности тока в дуговых разрядах с холодным катодом.
Основная идея новой методики достаточно проста. Проводится скоростное фотографирование дуги под некоторым углом к катоду, что позволяет получить изображение поверхности катода и горящих на ней КП. Вместо распределения тока на катоде предлагается определять распределение КП на его поверхности, предполагая при этом, что ток между столбом дуги (плазмой) и катодом (твёрдым телом) замыкается практически только через КП. Однако простота эта, как мы увидим, кажущаяся. Обоснование методики требует как привлечения известных результатов исследования катодных процессов в вакуумных дугах, так и проведения дополнительных исследований влияния магнитных полей на эти процессы. Использование методики требует разработки новых приёмов фотографирования дуги и разработки новых методов математической обработки изображений, обеспечивающих возможность выделять полезную информацию из шума (выделять свечение КП на фоне свечения дуговой плазмы).
Основные этапы работы новой методики определения распределения тока по поверхности катода. a) получение высокачественного изображения катодной поверхности (дуга длиной h=4 mm в КС с медь-хромовыми накладками D = 30mm, I=11.3 kA, стабилизированная однородным АМП B=0.27 T; негатив). На изображение наложен эллипс, соотношение полуосей которого получено из результатов фотографирования КС при подсветке специальным мощным осветителем. В центре фотографии видно отверстие, внутри которого осуществляется поджиг дуги. b) результат компьютерной обработки изображения. c) диаграмма Вороного (разбиение на полигоны, обладающие свойством, что все точки, лежащие внутри полигона находятся на расстоянии от выбранного КП меньшем, чем от любого другого КП).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.