ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Исследование электрической дуги, движущейся под действием магнитного поля из "Плазмотроны конструкции,характеристики,расчет " Скорость перемещения дуги определялась с помощью трех зондов диаметром 0,3 мм, расположенных на расстояниях 100 мм друг от друга. Иа 1ерялись напряжения и сила тока разряда. [c.64] Результаты измерений поясом Роговского приведены на рис. 3.3. Применив наклон рамки пояса к направлению движения и зная размер разряда вдоль направления движения, определили и поперечный размер d. Результаты этих измерений также приведены на рис. 3.3. [c.65] Размеры, полученные по фотографиям дуги, движущейся под действием магнитного поля, сделанным с малой выдержкой и малым световым потоком, как видно из рис. 3.3, близки к размерам, определенным поясом Роговского. Поперечные размеры дуги растут при увеличении силы тока. Размер d несколько уменьшается при увеличении напряженности магнитного поля. Уменьшения продольного размера, полученного методом фотографирования, не замечено. При этом не учтен сдвиг изображения светящегося канала за время экспонирования, который растет от 0,4 до 1,5 мм при увеличении скорости движения дуги. Если учесть сдвиг изображения за время экспонирования, то проявится зависимость продольного размера Ь от напряженности магнитного поля и будет более полное согласо- вание с измерениями поясом Роговского. Интересно отметить, что поперечный размер дорожки от пятен, оставляемых дугой на электродах, как видно из рис. 3.3, также близок к поперечному размеру дуги. [c.65] Измерение поперечного размера дугового столба при изменении давления специально не проводилось. Косвенное экспериментальное подтверждение уменьшения поперечного размера дуги при увеличении давления видно из рис. 3.4, где приведены экспериментальные данные по протяженности проводящего следа дуги при разных давлениях, измеренные зондами. Следует заметить, что в цепь зондов включалось большое сопротивление и измерялся след с малой проводимостью, но его длина, по-видимому, пропорциональна поперечному размеру канала дуги d. [c.66] Лоренцева сила приложена только к заряженным частицам - электронам и ионам, однако при рассматриваемых высоких давлениях эти частицы передают свой направленный импульс окружающим частицам и поэтому можно считать, что лоренцева сила приложена ко всему проводящему каналу. При этом проводящий канал практически непроницаем для частиц окружающего холодного газа и движется, расталкивая его, подобно твердому телу. На границах проводящего канала происходит тепло- и массообмен с окружающим холодным газом. За проводящим каналом остается след нагретого газа, имеющего температуру, существенно меньшую, чем в дуговом канале, и практически не проводящего тока. [c.66] Согласно фотографиям, снятым в направлении вдоль канала дуги, поперечное сечение проводящего канала представляется близким к полуокружности, как показано на рис. 3.5. [c.66] Приравнивая эти силы, можно найти, что / = fee, т.е. плотность тока должна линейно изменяться по х с максимумом в передней критической точке, как показано на рис. 3.5. [c.67] В приведенных выше рассуждениях дуговой канал представлялся в виде жесткого обтекаемого тела. Действительное течение сопровождается интенсивным взаимодействием между горячим газом в дуге и обтекающим холодным газом, который увлекает горячий газ из столба в передней части дуги и уносит его на края. Такие поперечные перемещения в проводящем канале дуги можно наблюдать по следам, оставляемым на электроде дугой, движущейся в магнитном поле (подробнее об этом см. в гл. 8). [c.67] Отметим еще одну важную особенность дуги, движущейся под действием магнитного поля. В районе электродов дуга существенно сжимается, в большинстве случаев разбиваясь на отдельные токопроводящие каналы. Суммарная площадь поперечного сечения проводящих каналов в районе электродов существенно уменьшается, отчего напряженность электрического поля значительно растет. [c.68] На рис. 3.7 приведено изменение напряжения на дуге в зависимости от напряженности магнитного поля при двух значениях силы тока. В нашем случае также заметно некоторое падение U с ростом силы тока. Влияние напряженности магнитного поля проявляется более отчетлию. Рост напряжения при увеличении Н связан с возрастанием скорости движения дуги и, следовательно, с интенсификацией теплообмена между столбом дуги и обтекаюшим газом. [c.69] Приведенная на рис. 3.8 зависимость показывает достаточно сильное снижение скорости дуги при увеличении давления, что связано с повышением аэродинамического сопротивления в результате роста плотности среды, в которой движется дуга. Увеличение давления приводит к возрастанию напряжения на дуге, что видно из рассмотрения экспериментальных данных, приведенных на рис. 3.9. [c.69] В рассматриваемых нами диапазонах изменения параметров I, Н и р поперечный размер дуги d изменяется от 1,5 до 8 мм. При расстояниях между электродами, существенно больших размера d, скорость движения дуги определяется поперечным размером дуги и она обтекается, как цилиндрическое тело. Уменьшение расстояния между электродами приводит к пространственному обтеканию дуги и уменьшению коэффициента сопротивления, отчего скорость увеличивается. Уменьшение расстояния между электродами, по-видимому, приюдит и к уменьшению поперечного размера дуги, что также способствует увеличению скорости. [c.71] Приведенная на рис. 3.11 экспериментальная зависимость показывает, что при изменении расстояния между электродами меняется значение средней величины напряженности электрического поля. Такое поведение зависимости U = ip l) говорит о том, что в приэлектродных областях столба дуги напряженность электрического поля больше, чем в столбе дуги, удаленном от электродов. [c.71] ПОЛЯ и плотности окружающего газа, однако они не дали удовлетворительных результатов. Основньпи препятствием на этом пути являются сложные зависимости v w I) от длины дуги. [c.72] Используем полученные в предыдущих разделах представления о механизме горения дуги, движущейся под действием магнитного поля, для обобщения экспериментальных данных с помошью теории подобия. Будем считать, что температура в проводящем канале дуги не зависит от режима ее горения. Измерения, проведенные Д.И. Словецким, показывают слабую зависимость температуры в дуговом канале от силы тока и напряженности магнитного поля. Это дает нам возможность считать, что в дуговом столбе имеются характерные значения энтальпии горячего газа и проводимости а . [c.72] Эти соотношения могут быть получены также исходя из теории размерностей, если рассматривать один род газа и учесть сделанные выше предположения. [c.73] Вернуться к основной статье