ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Процессы деионизации из "Электрическая дуга отключения " При установившемся режиме горения дуги в ней непрерывно происходит процесс термической ионизации газа, но в то же время создающиеся в ней ионы и электроны не могут накапливаться — они должны исчезать в процессе деионизации, осуществляя подвиж-. ное термоди1Шмическое равновесие. Процессы деионизации могут быть двух родов рекомбинация и диффузия. [c.94] Процесс рекомбинации состоит в том, что при сближении двух ионов разных знаков или положительного иона и электрона они притягиваются и, сталкиваясь, нейтрализуются, причем выделяется большая или меньшая энергия. [c.94] Можно различать несколько видов рекомбинации. Основными видами являются рекомбинация при столкновении электрона с положительным ионо.м (электронная рекомбинация) и рекомбинация при столкновении положительного и отрицательного ионов (рекомбинация ионов). В первом случае столкновение приводит к нейтрализации зарядов и образованию нейтральной молекулы газа. Во втором случае встречаются две молекулы (или атома), из которых одна обладает лишним электроном, а другая потеряла один электрон. Столкновение их приводит к образованию двух нейтральных молекул. [c.94] Столкновение положительных и отрицательных частиц происходит благодаря их тепловому движению, причем столкновению способствуют электрические силы притяжения, действующие между разноименно заряженньши частицами. С увеличением кинетической энергии частиц вероятность рекомбинации уменьшается. Это значит, в частности, что вероятность рекомбинации уменьшается при увеличении темпер ату ры. [c.94] При рекомбинации ионов выделяющаяся энергия не обязательно переходит в энергию излучения. Она может перейти и в кинетическую энергию. Образовавшиеся в результате рекомбинации два нейтральных атома могут отлететь в противоположных направлениях с большими скоростями, следовательно, с большой кинетической энергией. [c.95] Для нас очень важно выяснить, какие рекомбинационные процессы возможны в Стволе дуги. Можно сразу заметить, что вероятность существования отрицательных ионов в дуге крайне мала. Поэтому приходится говорить об электронной рекомбинации, либо непосредственной (соударение электрона с ионом), либо при тройном соударении. По поводу того, какой из этих двух процессов наиболее вероятен в дуге, существуют различные мнения Л. Лёб [Л. 1-2] считает, что в дуге может существовать только электронная рекомбинация, а В. Л. Грановский [Л. 4-5] утверждает, что в дуге наиболее вероятна рекомбинация при тройном ударе иона и двух электронов. Все специалисты согласны с тем, что рекомбинация ионов в дуге практически исключается. [c.95] Теоретическое определение коэффициента рекомбинации очень сложно, а опытные данные о нем более чем скудны. Мы можем привести только рис. 4-9, который дает представление о порядке величины этого коэффициента и о характере его зависимости от температуры. [c.96] Получаемые таким образом величины р приблизительно на порядок выше величин, данных на рис. 4-9. [c.97] Таким образом, можно думать, что формулы (4-18) и (4-20) дают близкие к действительности величины р. [c.97] Необходимо еще остановиться на вопросе о рекомбинации при соприкосновении дуги с твердыми изолирующими стенками. Этот вопрос имеет практическое значение для дугогасительных камер (узкощелевых или гребенчатых), насыпных предохранителей и т. п. [c.97] Таким образом, рекомбинация в стволе дуги идет с интенсивностью, на несколько порядков меньшей, чем рекомбинация на поверхности диэлектрика. При уменьшении температуры около поверхности диэлектрика разница еще более возрастает. [c.98] Перейдем ко второму деионизирующему процессу — диффузии ионов. [c.98] Если в каком-либо объеме газов имеется неодинаковая концентрация заряженных частиц, возникает их движение из области с более высокой концентрацией в область с меньшей концентрацией. Такое явление носит название диффузии. Так как в стволе дуги всегда имеется весьма неравномерное распределение плотности тока (следовательно, и плотности ионов) вдоль радиуса, явление диффузии ионов из центральных частей ствола к периферии неизбежно. Диффузия вдоль оси дуги в ее стволе невозможна, так как концентрация ионов в любых сечениях ствола, нормальных к оси дуги, одинакова. [c.98] При этом мы предполагаем, что движение зарядов совершается по направлению оси X, и не будем останавливаться на более сложных случаях движения. Знак минуса в уравнении (4-22) означает, что диффузия всегда идет в направлении убывания концентрации. [c.99] Диффузия заряженных частиц (как, впрочем, и нейтральных частиц в соответственных случаях) происходит вследствие их беспорядочного теплового движения. Она тем больше, чем выше градиент концентрации частиц йМ1йх и чем больше средняя скорость теплового движения частиц. [c.99] Диффузия зарядов в стволе дуги имеет одну особенность. Так как диффузия электронов идет быстрее, чем диффузия ионов Уе и,-), то электроны стремятся уходить из ствола дуги значительно быстрее, чем положительные ионы. Но если из данного объема дуги уходит некоторое количество электронов, то избыток положительных ионов, оставшихся в этом объеме, притягивает уходящие электроны и тормозит их движение, В свою очередь, ионы, притягиваясь к уходящим электронам, ускоряют свое движение и догоняют электроны. [c.99] Поэтому из ствола дуги вследствие диффузии всегда выходит одинаковое количество электронов и положительных ионов. Такой вид диффузии получил название двуполярной диффу-3 и и. [c.99] Таким образом, постоянная времени уменьшения плотности зарядов вследствие диффузии при данных условиях равна X 2,0 мксек. Если мы предположим, что температура 4000° имеется на оси дуги, что практически соответствз ет моменту потухания дуги, то плотность зарядов в остаточио х стволе дуги будет уменьшаться с такой же постоянной времени. С т. кой же примерно скоростью будет идти деионизация остаточного ствола дуги. [c.101] Вернуться к основной статье