a)
c)
Развитие СВД из точки поджига оказывается возможным благодаря ретроградному движению КП. Столб дуги, наоборот, сжимается собственным магнитным полем проходящего через него тока (пинч-эффект).
b)
Свободно горящая дуга фиксированной длины h=6 mm на медь-хромовых контактах диаметром 30 mm. Питание прямоугольным импульсом тока I6 kA. Дуга поджигалась в центре катода. a) и b) – осциллограммы тока и напряжения; с) – выборка кадров скоростной фотосъёмки под углом ~10 к оси контактной системы. Катод внизу. Экспозиция кадра 25 s. Номера кадров соответствуют цифрам на осциллограмме тока.
Схематичные изображения катодной привязки и примыкающего к ней столба дуги непосредственно после поджига (а) и спустя некоторое время (b).
Отметим, что расширение кольца (развитие дуги) происходит не только при растущем токе, но и когда ток не меняется.
Сильноточная вакуумная дуга.
Свободногорящая дуга. Состояние плазмы в межэлектродном промежутке развивающейся дуги. Межэлектродный промежуток фиксирован, поджиг вспомогательным электродом, питание прямоугольным импульсом тока.
Измерения с помощью электрического зонда. Размер катодной привязки дуги контролировался с помощью скоростного фотографирования.
Отметим, что анодное падение потенциала – отрицательное. Этот факт нашёл своё подтверждение и в других работах.
Межэлектродный промежуток фиксирован, поджиг вспомогательным электродом, питание полуволной тока.
Измерения в максимуме тока. Размер катодной привязки не контролировался.
слева:
справа:
Измерения сделаны при плотностях тока j = 0,2 – 1 кА/ см2. Различия результатов измерений температуры электронов, полученной спектроскопическими и зондовыми методами (при существенно более низких плотностях тока!), указывают на существование серьёзных методических проблем, которые до настоящего времени остаются нерешёнными.
Сильноточная вакуумная дуга.
Свободногорящая дуга. Вольт-Амперная характеристика. Механизм токопереноса. Межэлектродный промежуток фиксирован, поджиг вспомогательным электродом, прямоугольным импульсом тока. Размер катодной привязки контролировался с помощью скоростной фотосъёмки.
Вольт-Амперные характеристики СВД с электродами из различных материалов. D = 75 мм, h = 15 мм, диаметр катодной привязки 60 мм.
Как видно, ВАХ остаётся линейной при изменении плотности тока более, чем на порядок величины. Результаты измерений ВАХ при различных диаметрах катодной привязки и длинах дуги позволяют предположить, что основной механизм токопереноса в дуге – полевой (и это при наличии значительных градиентов температуры и концентрации). Оба этих результата пока не нашли своего объяснения.
Сильноточная вакуумная дуга.
Свободногорящая дуга. Устойчивость горения дуги. Вторичная плазма.
Выше было отмечено, что КП производит недостаточно плазмы, чтобы обеспечить устойчивый токоперенос на расстояниях ~ 10-1 см и более. В то же время, на стадии развития СВД длиной ~ 1 см горит устойчиво. Уровень шумов низкий. Как это можно совместить? Приходится предположить, что плазменная струя КП не единственный поставщик плазмы в промежуток СВД.
Зависимость концентрации электронов в плазме СВД ne от плотности тока j. Сплошная кривая – расчёт максимальной концентрации, которую могут обеспечить плазменные струи из КП. Треугольники и квадраты – измерения.
Расчет максимальной концентрации плазмы, которую могут обеспечить катодные струи в межэлектродном промежутке. ni = f*j / (e*Z*Vi) j = 4I / π*D2, f = Ii / I ~ 0.1 ne = f*j / (e*Vi)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.