Сильноточная вакуумная дуга. Основные применения, определяющие направление исследований, страница 2

Методы экспериментального исследования СВД те же, что и описанные выше методы исследования слаботочных ВД.

Свободногорящая дуга. Общая характеристика.

При умеренных амплитудных значениях тока свободногорящая СВД характеризуется относительно низким и мало шумящим напряжением, эрозия электродов мала. При достижении некоторого значения тока I ≤ 10 кА, называемого критическим, происходит резкий подъём напряжения, оно становится сильно шумящим. На аноде образуется эрозионное анодное пятно, в результате чего эрозия анода оказывается весьма значительной. Дальнейшее увеличение тока свыше критического приводит к сильной эрозии обоих электродов.

Результаты испытаний контактной системы с торцевыми электродами. Амплитудное значение тока меньше критического. a) Осциллограммы тока (I), напряжения (U) и сигнала, пропорционального длине межэлектродного промежутка (h); b) Выборка кадров скоростного фотографирования дуги в различные моменты времени: 1. t=1 ms, 2. – 2 ms, 3. – 3 ms, 4. – 4 ms, 5. - 5 ms, 6. – 6 ms, 7. – 9 ms, 8. – 10 ms, катод внизу; c) фотографии контактных накладок после испытаний, катод слева.

Сильноточная вакуумная дуга.

Свободногорящая дуга. Общая характеристика.

Результаты испытаний контактной системы с торцевыми электродами. Амплитудное значение тока больше критического. a) Осциллограммы тока (I), напряжения (U) и сигнала, пропорционального длине межэлектродного промежутка (h); b) Выборка кадров скоростного фотографирования дуги в различные моменты времени: 1. t=4.5 ms, 2. – 5.0 ms, 3. – 5.5 ms, катод внизу; c) фотография контактных накладок после испытаний; катод слева.

Видно, что в закритических режимах происходит контракция дуги вблизи анода. В результате контракции образуется анодное пятно, которое вызывает сильную эрозию анода. В отличие от катодного пятна, ток пропускаемый анодным пятном, не ограничен. Как правило образуется одно анодное пятно, в которое замыкается практически весь ток дуги. Плотность тока в анодном пятне ~ 104 А/см2 и более. Анодное пятно, в отличие от катодного, неподвижно и время его жизни определяется длительностью периода, в течение которого ток дуги превосходит критический. При уменьшении тока ниже критического уровня анодное пятно потухает (исчезает контракция, привязка дуги к аноду становится диффузной). После потухания анодного пятна остаётся глубокий кратер, внутри которого металл нагрет до температуры ~ Т кипения. Анодное пятно является источником мощной плазменной струи. Анодному пятну обычно предшествуют (при токе, близком к критическому) нестационарные анодные микропятна (в англоязычной литературе используется термин “footpoint”). Таких микропятен может быть несколько. При увеличении тока одно из них берёт на себя весь ток и превращается в пятно. Параметры анодного пятна и вытекающей из него плазменной струи мало изучены.

Ток, критический для образования анодного пятна Iкр зависит от диаметра электродов, длины дуги и материала электродов. При увеличении диаметра электродов критический ток растёт, однако увеличение Iкр с ростом диаметра существенно только пока диаметр мал. Начиная с диаметра порядка нескольких сантиметров, рост Iкр сильно замедляется. Поэтому можно сказать, что есть некоторое значение тока, выше которого в свободногорящей СВД будет образовываться анодное пятно при любых размерах электродов и на любых интересных для практики металлах (не слишком легкоплавких). Это значение не намного превышает 10 кА.

Сильноточная вакуумная дуга.

Свободногорящая дуга. Общая характеристика.

Моды горения СВД и границы их существования.

Моды сильноточной вакуумной дуги. I – диффузная мода, II –анодная струя, III – интенсивная дуга, IV – диффузный канал. Штриховые кривые – “траектории дуги”; стрелками показано направление “движения” дуги по “траектории”. I0 – амплитудное значение тока; Iig – значение тока, при котором происходит поджиг (размыкание контактов).