Катодное падение в ВДП

Помимо защиты электрод и свариваемого металла, аргон способствует созданию особых условий устойчивого горения дуги. Катодное падение напряжения в среде аргона весьма невелико, вследствие чего для поддержания дугового разряда требуется меньшее напряжение в сравнении с дугой, горящей на воздухе, а из-за сравнительно низкой теплопроводности аргона тепловые потери столба дуги уменьшаются. При разряде в среде аргона имеет место катодное распыление, очищающее [c.293]

Возникновение дугового разряда при изменении силы тока в разрядном промежутке при низком давлении (133,3 Па) отмечено точкой на статической вольт-амперной характеристике (рис. 4.1). Распределение электрического потенциала между электродами при горении дуги неравномерно (рис. 4.2), поэтому в пространстве катод I - анод 2 выделяют три характерных области анодного падения напряжения I, столба II и катодного падения III (рис. 4.2). Дуга отличается малым 80 [c.80]

Дуга в ВДП имеет слегка восходящую вольт-амперную характеристику и ей присущи относительно большое катодное падение напряжения (15 — 20 В), малое анодное падение напряжения (1,0 — 2,0 В) и малый градиент потенциала в столбе дуги (1,5 — 1,0 В/см). [c.235]

Также установлено, что большая часть напряжения на дуге приходится на область катодного падения. Величина катодного падения напряжения составляет [c.192]

Таким образом, механизм дуги можно представить себе следующим. Из катода в результате высокой степени его разогрева (термоэлектронная эмиссия) или наличия около его поверхности больших напряженностей электрического поля (10 —10 в см — автоэлектронная эмиссия) вырывается поток электронов. Первый случай имеет место для материалов катода с высокой температурой плавления и испарения металла (уголь, графит, вольфрам, молибден), благодаря чему температура на их поверхности может достигать в катодных пятнах значений 2 500—3 000° С и выше, когда начинается заметная термоэлектронная эмиссия. Второй случай соответствует материалам с низкой температурой кипения и испарения (ртуть, титан, медь). В области катодного падения поток электронов разгоняется настолько, что за ее пределами происходит интенсивная ионизация частиц газа в дуговом промежутке, причем здесь, по-видимому, весьма существенна роль ступенчатой ионизации. Образовавшиеся положительные ионы под действием поля направляются к катоду и разогревают его вторичные и первичные электроны направляются через столб дуги в направлении анода. На их пути происходят новые соударения (главным образом термическая ионизация) и образование новых заряженных частиц, что компенсирует их исчезновение в более холодных частях столба путем рекомбинации и диффузии. При попадании на анод отрицательные частицы нейтрализуются, выбивая из него некоторое количество положительных ионов, устремляющихся через столб дуги к катоду. Плазма столба в целом нейтральна, т. е. концентрация положительных и отрицательных частиц одинакова, но из-за того, что подвижность электронов по [c.29]

Электрическая дуга является одним из видов электрического разряда в газе или в парах. Она характеризуется малым катодным падением напряжения (10— 20 В) и высокой плотностью тока, которая может достигать сотен и тысяч ампер на 1 см . Неионизированные газы и пары, состоящие из нейтральных частиц, не проводят электрический ток. В дуговом разряде газ сильно ионизирован, в нем присутствуют положительно заряженные ионы и отрицательно заряженные свободные электроны. При наложении электрического поля на дуговой промежуток заряженные частицы под его действием [c.180]

Оценка возможных видов ионизации и деионизации в разрядном промежутке приводит к выводу, что в теплоизолированной дуге в основном происходят термическая ионизация за счет высокой температуры среды н ионизация соударением за счет передачи энергии нейтральным или возбужденным атомам ускоренными в области катодного падения электронами. Деионизация столба происходит за счет рекомбинации заряженных частиц и в меньшей мере за счет диффузии их за пределы столба. Долю ионного тока в рассматриваемом типе дуги можно оценить величиной до 20% электронного тока. Материала для составления баланса элементарных частиц в столбе пока еще мало, однако очевидно, что в установившемся режиме факторы, способствующие ионизации, находятся в динамическом равновесии с факторами, определяющими деионизацию, а плазма дуги квазинейтральна. [c.123]

Строение разрядного промежутка сложно. К катоду прилегает область катодного падения напряжения, протяженность которой примерно равна длине свободного пробега электронов (около 10 см). В этой области происходит резкий рост потенциала (рис. 1-4). Затем начинается столб дуги, потенциал в котором повышается пропорционально расстоянию от катода. Наконец, около анода имеет место новый скачок потенциала — анодное падение напряжения. [c.28]

Выполнение каскада из дросселей, разрядников для защиты от перенапряжений и конденсатора на выходе выпрямителя способствует тому, что несмотря на сравнительно длительное время срабатывания разрядников поступающий толчок напряжения не доходит до выпрямительных элементов преобразователя (рис. 9.2). Поскольку запирающее напряжение преобразователя должно быть намного выше напряжения срабатывания разрядника, применяют кремниевые диоды с запирающим напряжением при пиковых толчках 1400 В. Разделительный трансформатор выполняется с особо усиленной изоляцией и рассчитывается на пробное напряжение 10 кВ. Разрядник катодного падения напряжения располагается непосредственно у выходных клемм и ограничивает напряжение между трубопроводом и анодным заземлителем до 1,5 кВ даже при больших токах разряда порядка 5 кА. Такая защитная схема предохраняет преобразователь также и от грозовых перенапряжений [7]. [c.222]

Энергия (в единицу времени) электронов, эмиттированных катодом и ускоренных в катодном падении, равна / е/д /к, где Ре — доля электронного тока вблизи катода. Эта энергия расходуется на ионизацию паров металла и сообщение средней энергии теплового движения частицам в столбе дуги. [c.193]

Приход энергии (в единицу времени) с катода в столб состоит из энергии электронов, ускоренных в катодном падении, и энергии, выделяющейся в столбе вследствие наличия в нем градиента потенциала [c.193]

Включить автомат, заменить плавкий предохранитель, искать причину неисправности Измерить сопротивление изоляции, установить разрядник катодного падения потенциала для защиты от удара молнии или от воздействия высоковольтных линий, проконтролировать сопротивление на вспомогательном заземлителе [c.217]

При малых разрядных токах между холодными электродами и в достаточно однородном электрическом поле основным типом разряда является тлеющий разряд, характеризующийся значительным (50 — 400 в) катодным падением потенциала. Катод в этом типе разряда испускает электроны под действием заряженных частиц и световых квантов, а тепловые явления не играют роли в поддержании разряда. [c.427]

Дуговой разряд наблюдается при силе тока не менее нескольких ампер. Для этого типа разряда характерно малое, порядка 10 в, катодное падение потенциала и высокая плотность тока. Для горения дугового разряда существенна высокая электронная эмиссия катода, термическая ионизация в плазменном столбе. Спектр дуги обычно содержит линии материала катода. [c.427]

Катодное падение потенциала в различных газах, в 2] [c.431]

При очень малых токах (обычно меньше 10 а), когда диаметр катодного пятна меньше ширины катодного пространства, катодное падение потенциала увеличивается из-за радиальной диффузии зарядов (поднормальное катодное падение потенциала). При большой плотности тока, когда уже вся поверхность катода покрыта разрядом, катодное падение потенциала также нарастает (аномальное катодное падение потенциала). На рис. 23.8 даны значения напряженности поля в положительном столбе разряда для различных газов. Даже небольшая примесь электроотрицательного газа приводит к резкому возрастанию напряженности поля положительного столба. Примесь молекулярных газов приводит также к появлению в положительном столбе страт, т. е. расположенных поперек градиента электрического поля темных и светящихся зон. В тлею- [c.432]

На рис. 23.19 показана зависимость катодного падения потенциала от силы тока для аргоновой дуги, на рис. 23.20 и 23.21 — распределение температур в столбе дуги с угольными электродами. [c.434]

Рис. 23.19. Зависимость катодного падения потенциала от тока в аргоновой дуге [6].

Тлеющий разряд обычно наблюдается при давлении в несколько десятков миллиметров ртутного столба и ниже, хотя при соблюдении определенных условий, в частности при охлаждении катода, этот тип разряд можно получить и при атмосферном давлении. Для тлеющего разряда характерно своеобразное распределение свечения в промежутке между электродами, отображающее соответствующее распределение потенциала. Типичная картина распределения свечения и потенциала в тлеющем разряде дана на рис. 90. Это распределение обусловлено следующим механизмом разряда. Под влиянием ударов быстрых ионов из катода вырываются электроны, которые ускоряются в сильном поле вблизи катода (катодное падение потенциала). Это поле обусловлено двойным электрическим слоем, образованным отрицательным зарядом катода и объемным зарядом положительных ионов. [c.350]

Температура положительного свечения (или средняя температура в области слоистого разряда) обычно составляет несколько сотен градусов Цельсия [169]. В области катодного падения потенциала (вблизи катода) температура выше, чем в положительном столбе. [c.351]

Такое утверждение справедливо для разряда достаточной длины, когда остающееся постоянным катодное падение потенциала мало по сравнению с общим напряжением на электродах. [c.4]

В области катодного падения напряжения эмитируемые катодом электроны приобретают скорости, необходимые для ионизации молекул вещества, заполняющего между-электродное пространство. [c.60]

Эта ионизация кладет начало образованию плазмы в столбе дуги. Предполагается, что эмитируемые катодом электроны производят ионизацию при первом же столкновении с нейтральными атомами и молекулами, поэтому протяженность области катодного падения напряжения примерно равна длине свободного пробега электрона и составляет 10 —см, а напряженность поля у катода достигает примерно 10 в/см. [c.60]

В зависимости от тока самостоятельного разряда изменяется и его характер. Если плотность тока менее 10- а/см , разряд называют темным (рис. 1-1, участок 2—5) здесь электрическое поле определяется в основном потенциалом электродов, а влияние объемных зарядов мало. При увеличении плотности тока до 10 —10 2 а/см наступает тлеющий разряд (рис. 1-1, участок 5), который характеризуется наличием областей с разной степенью свечения. В тлеюпд,ем разряде электрическое поле искажено наличием объемных зарядов положительные ионы, бомбардирующие катод, освобождают электроны, ионизирующие при своем движении частицы газа. Так как скорости ионов много меньше скоростей 31лектронов, у катода образуется положительпый объемный заряд, обусловливающий катодное падение потенциала, существенно превосходящее потенциал ионизации газа. [c.19]

Однако если в состав расходуемого электрода ввести небольшое количество металла с низкой величиной работы выхода электронов (цезия, иттрия, неодима, солей кальция или натрия), то величина катодного падения напряжения будет определяться именно этими добавками. Следовательно, произойдет уменьшение доли мощности, выделяющейся на электроде, и его плавление будет происходить м,едленнее или практически прекратится. Такой электрод называют квазирасходуемым. В этом случае возрастает доля мощности, выделяющейся на аноде (жидкой ванне), что позволяет увеличить ее объем и температуру. На рис. 7-6 показана схема такой печи. В корпусе печи 1, снабженном патрубком для откачки 2, размещен вакуумируемый бункер 3 с шихтой, подвергаемой переплаву, Квазирас-ходуемый электрод 4, (подвешенный на подвижном штоке 5, проходящем через вакуумное уплотнение 6, входит в соприкосновение с шихтой, заполняющей гарниссажный тигель в виде воронки 7. Зажигается дуга, и шихта плавится. После накопления жидкой ванны проплавляется [c.189]

Установлено, что в плавящей дуге механизм эмиссии зависит от те.лшературы плавления расходуемого электрода (катода). С этой точки зрения металлы, переплавляемые в ВДП, можно разделить на имеющие температуру плавления до 1 700° С (Ре, К, Ве) и имеющие более высокую температуру плавления (Nb, Мо, Та, У, Не). У первых электронный ток в области катодного падения практически полностью обусловлен механизмом автоэлектронной эмиссии. Поэтому здесь наблюдаются четко выраженные катодные пятна. В частности, на стали плотность тока в катодных пятнах достигает 4,5—5 ка/см , а температура в пятнах (2,7-4-3) X Х10 °С. Установлено, что с увеличением тока растет и илощадь катодных пятен, что приводит к выводу о постоянстве для каждого металла в данных условиях величины плотности тока, в катодном пятне. [c.192]

Из того, что температура и плотность тока эмиссии в катодных пятнах цостоянны и не зависят от тока печи, следует вывод, что и напряженность электрического поля в области катодного падения Е также постоянна для данного металла. Тогда электронный ток дуги в области катодного падения /в должен быть пропорциональным току дуги /д. [c.192]

В отличие от разряда ь воздухе при возбуждении разряда в аргоне наблюдается ярко выраженное катодное падение напряжения, анодное практически отс5ггствует. На рис. 6 представлено распределение падения напряжения от катода к аноду. Общее падение напряжения составляет примерно 30 в. Как следует из рисунка, почти вся энергия разряда выделяется исключительно у катода. Это ведет к тому, что температура непосредственно перед катодом достигает 10 000° С, в то время как противоэлектрод, включенный анодом, остается практически холодным. Благодаря этому поступление вещества в разрядный промежуток идет исключительно из катода, а анод не разрушается. Этим объясняется, почему, например, при анализе в атмосфере аргона в униполярном режиме необходимо менять противоэлектрод только через 100 обыскриваний и можно применять противоэлектрод из чистой меди при определении меди в стали (содержание меди менее 0,1%). [c.74]

Чтобы установить соотношение между энергией, необходимой для зажигания, и характеристиками потока, следует определить энергию, которую выделяет этот линейный источник. Светт [2] показал, что полную энергию разряда можно разделить на две основные части. Одна часть рассеивается в небольшой зоне, называемой зоной катодного падения и расположенной вплотную к отрицательному электроду. В используемых здесь условиях эта часть составляет от 7з ДО /2 полной энергии. Вторая часть рассеивается на оставшейся длине, или в зоне положительного столба. Линейный источник энергии состоит из части этого положительного столба. Предполагается, что энергия, рассеивающаяся в катодной зоне, не играет существенной роли в процессе зажигания. Это предположение вполне допустимо, так как, согласно Кобину [7], почти вся катодная энергия теряется на катоде. [c.41]

Элекпгрияеская дуга — это разряд при большой силе тока (более 1 а) и низком катодном падении потенциала (менее 20 в). Плотность эмиссии электронов с катода дугового разряда достигает значений 10 —-10 а см . [c.433]

Ускоряясь, электроцы получают способность возбуждать молекулы-газа при стблкновении с последними. В результате возникает свечение, имеющее форму тонкой пленки (катодное свечение), отделенной от катода темным слоем (астоново темное пространство) и переходящей в слабо светящийся слой (темное катодное пространство). Астоново темное простран- ство, катодное свечение и темное катодное пространство занимают область, катодного падения потенциала, обычно составляющего 300 в см [1537]. К этой области примыкает область отрицательного, или тлеющего свечения, имеющего большую яркость. Предполагается, что в этой области происходит рекомбинация положительных. ионов и электронов, а также возбуждение молекул газа, что и обусловливает большую яркость отрицательного свечения. Заметим, что в спектре последнего преобладают полосы, принадлежащие ионизованным молекулам (например, полосы N2 С0+, Оа и т. д.), что свидетельствует о большой энергии бомбардирующих электронов. [c.350]

Длина столба положительного свечения, в отличие от протяженности области катодного падения потенциала, отрицательного свечения и темного фарадеева пространства, зависящей от давления газа в разрядной трубке, определяется исключительно длиной трубки.. Раздвигая электроды можно пол учить столб положительного свечения любой длины. В положительном свечении, простирающемся практически до самого анода, градиент потенциала имеет постоянное значение, обычно составляющее несколько вольт на 1 мм или несколько вольт на 1 см. В спектре положительного свечейия преобладают полосы нейтральных молекул. См. также [175, стр. 441]. [c.351]

Заметим, что вблизи катода, т. е. в области катодного падения потенциала, химические реакции протекают быстрее, чем в положительном столбе, что обусловлено большими скоростями электронов и более высокой температурой в этой области тлеющего разряда. Однако вследствие малых размеров области катодного падения и практически неограни- [c.352]

Наибольший выход озона был получен при синтезе озона в тлеющем разряде [550]. В этом случав максимальный выход составляет 150 гЫвт-ч, т. е. величину, только в 3 раза меньшую теоретического выхода. Выход в 150 гЫвт-ч удается получить лишь при низких давлениях и при условии охлаждения разрядной трубки жидким воздухом на холодных стенках озон вымораживается, а низкое давление способствует быстрой диффузии его к стенкам. Таким путем сводится к минимуму обратная реакция разложения озона, чему и нужно приписать наблюдающийся в указанных условиях большой выход озона этот выход получается исключительно в положительном столбе тлеющего разряда. В области катодного падения потенциала, в частности в области отрицательного свечения, озон не образуется, причем специальными опытами было показано, что причина этого заключается в быстром разложении озона. [c.355]

Заметим, что вблизи катода, т. е. в области катодного падения потенциала, химические реакции протекают быстрее, чем в положительном столбе, что обусловлено большими скоростями электронов и более высокой температурой в этой области тлеющего разряда. Однако вследствие малых размеров области катодного падения и практически неограниченной протяженности положительного столба суммарная скорость реакции, протекающей в столбе, может зиачительно превысить скорость реакции вблизи катода. Поэтому проведение реакции преимущественно в положительном столбе практически более целесообразно. [c.443]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология