Сильноточная вакуумная дуга.
Как связаны между собой распределения тока на катоде и на аноде.
Распределения тока на катоде и на аноде могут сильно различаться. Например, в моде, называемой «анодная струя», дуга может быть распределена на катоде более или менее однородно, а на аноде при этом быть резко контрагированной. Однако в диффузной моде даже в свободногорящей дуге распределения тока вблизи анода и вблизи катода различаются не столь сильно. При наложении на дугу однородного АМП можно добиться практически полного совпадения катодного и анодного распределения тока даже в достаточно длинной дуге h = 1,5 см. К сожалению, это утверждение сделано на основе результатов, полученных в дуге с невысокой плотностью тока (ограничение на плотность тока наложило использование магнитных зондов).
Распределение тока в межэлектродном промежутке дуги с током I=8.7 kA, стабилизированной однородным внешним АМП. Медные электроды, D = 75 mm, h=15 mm. a) B=0.05 T, b) B=0.2 T. Цифры над кривыми – ток (в %), замыкающийся слева от соответствующей кривой. Чёрные полусферы на катоде отмечают радиус R катодной привязки.
Вопрос о том, сколь точно анодное распределение тока соответствует катодному в дугах с высокой плотностью тока, стабилизированных неоднородными АМП, строго говоря, остаётся открытым, хотя имеется немало экспериментальных данных (фотографии дуги, эрозионные отпечатки на электродах), позволяющих предполагать, что в оптимальных с точки зрения отключающей способности режимах соответствие (в не слишком длинных дугах) вполне точное.
Сильноточная вакуумная дуга.
Исследования дуги в ВДК для ВВ напряжений среднего класса.
Исследовалась дуга в КС диаметром 55 мм, используемой для серийно производимой ВДК. Межэлектродный промежуток фиксирован, поджиг вспомогательным электродом, питание прямоугольным импульсом тока.
Магнитное поле, генерируемое КС, не содержащей магнитных материалов, пропорционально протекающему через нее току. Такие КС удобно характеризовать «приведённой индукцией», то есть отношением генерируемого поля к проходящему току.
Сравнение результатов расчёта и измерений магнитного поля, генерируемого стандартной КС в середине межэлектродного промежутка h = 4 mm над серединой лепестка; D = 55 мм. Измерения – точки, расчёт – кривая.
Сильноточная вакуумная дуга.
Исследования дуги в ВДК для ВВ напряжений среднего класса.
Пример результатов измерений тока и напряжения. Ток – 10 kA/дел. Напряжение – 10 V/дел. Время – 1 ms/дел.
Расчёт АМП, генерируемого стандартной КС. Прямоугольный импульс тока. a) t = 0,2 ms после поджига; b) t = 0,6 ms; c) t = 3 ms.
Сравнение результатов электрических измерений и скоростного фотографирования с расчётами установления магнитного поля показали, что дуга приходит в квазистационарное состояние, когда процесс установления магнитного поля в межэлектродном промежутке завершается.
Сильноточная вакуумная дуга.
Исследования дуги в ВДК для ВВ напряжений среднего класса.
Примеры результатов скоростного фотографирования дуги в стандартной КС. Квазистационарное состояние. Экспозиция кадра 25 мкс. h = 4 мм. a) I = 35 kA; b) I = 45,4 kA. Катод внизу.
Видны возмущения в распределении КП, вносимые прорезями в накладке.
Сильноточная вакуумная дуга.
Исследования дуги в ВДК для ВВ напряжений среднего класса.
Нормализованные радиальные распределения плотности тока (усреднённые по полному углу).
Результаты компьютерной обработки фотографий дуги с током I = 35 kA, Вверху - двумерное распределение плотности тока. Внизу - усреднённые по азимуту радиальные распределения плотности тока; 1 – усреднение по полному углу (0 - 3600); 2 – усреднение внутри сектора с углом 300; положение сектора, по которому проводилось усреднение, показано на верхнем рисунке.
Радиальное распределение индукции АМП, генерируемой КС
Видно, что при r / R < (0,2 – 0,3) средняя плотность тока примерно постоянна. Это значение плотности тока – максимальное. По мере продвижения к периферии катода плотность тока падает. Спад в значительной мере обусловлен возмущениями, вносимыми в распределение КП прорезями накладки. Быстрый спад плотности тока начинается при r / R > 0,8, когда индукция АМП падает до B / I < 4 мТ/кА. Это значение приведённой индукции находится в хорошем соответствии с оценкой B1 / I, сделанной с помощью приведённой выше формулы.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.