Условия распада дуги

Условия распада дуги [c.50]

Подобно тому как это было сделано выше для условий возбуждения дуги, можно наметить следующую классификацию условий распада катодного пятна и погасания дуги [c.50]

Рассмотренные выше случаи распада дуги характеризуются тем, что распад происходит в результате внешних воздействий на разряд либо вследствие изменения условий в разрядном пространстве или на самой поверхности катода. Известно, однако, что погасания дуги могут иметь место также без какого-либо воздействия извне и без заметного изменения условий самого разряда. Такого рода самопроизвольные погасания дуги в условиях разряда с ртутным катодом наблюдаются обычно при токах менее 7—6 а, резко учащаясь с уменьшением тока. Исследование распределения интервалов времени между погасаниями дуги показало, что это явление носит, по-видимому, случайный характер и что в исследованной узкой области токов 3—6 а средняя продолжительность существования дуги уменьшается приблизительно по экспоненте с уменьшением тока [Л. 137 и 138]. В этих опытах применялся примитивный метод отсчета интервала между погасаниями с помощью обычного секундомера, что, не позволило авторам провести наблюдения при меньших токах и должно было резко ограничивать точность измерений. Кроме того, использование стеклянного сосуда для исследуемой разрядной трубки делало немыслимым жесткий температурный контроль катода, а это могло привести к существенным ошибкам, к числу которых, по всей вероятности, может быть отнесено заключение авторов о зависимости времени существования дуги от величины поверхности катода. [c.53]

Самопроизвольные погасания дуги доказывают несостоятельность существующей феноменологической теории устойчивости разряда Л. 139] в применении к ртутной дуге. Их природа осталась непонятой до настоящего времени, что делает проблематичной возможность правильного понимания рассмотренных ранее типов распада дуги. В самом деле, чтобы все эти явления распада дуги в искусственных условиях могли быть поняты во всех существенных деталях, необходимо установить прежде всего, отчего гаснет дуга, существовавшая уже некоторое время и предоставленная самой себе при неизменных условиях опыта. Но это может быть достигнуто лишь в результате детального исследования физических процессов, сопровождающих самопроизвольные погасания дуги. Указанный вопрос тесно связан с вопросом об устойчивости дуги холодного типа и должен занять значительное место в дальнейших исследованиях. [c.53]

Отмеченные различия в воздействии на дугу внешних и внутренних факторов могут с тужить ключом к пониманию физической сущности отдельных параметров (13) и интерпретации самого экспоненциального множителя. Вместе с тем мы получаем возможность сделать ряд предварительных заключений о свойствах дугового цикла и его устойчивости. При решении этой задачи удобно представить любые воздействия на разряд как наложение двух простых эффектов изменения устойчивости дуги в узком смысле этого термина и изменения эффективности определенного восстановительного механизма, вступающего в действие всякий раз при критическом состоянии или начале распада дуги и возвращающего разряд в его исходное состояние. О существовании подобного восстановительного механизма достаточно убедительно говорит сама зависимость продолжительности жизни дуги от таких параметров, как э. д. с. источника энергии и индуктивность цепи. Интерпретируемая таким образом устойчивость дуги может зависеть лишь от внутренних условий разряда. Что касается внешней цепи, то ее влияние может распространяться лишь на восстановительный механизм. Пока отметим только, что его основой являются кратковременные подъемы напряжения на электродах дуги, вызывающие активизацию катодных процессов дугового цикла. Очевидно, влияние [c.110]

В особую категорию должны быть выделены явления распада катодного пятна вследствие разрушения им собственного катода или из-за нарушения условий на поверхности металла, необходимых для поддержания дуги. Такого рода ситуация возникает, например, в дугах с окисленными медными и серебряными катодами [Л. 135], на которых катодное пятно при токах до 10 а может существовать лишь до тех пор, пока на металле остается пленка окисла. Как только эта пленка разрушается катодным пятном, дуга гаснет и уже не может быть восстановлена. К этой же категории явлений могут быть отнесены погасания катодного пятна, возникающего при попадании на нагретый отрицательный электрод ртутных капель. Было найдено [Л. 136], что если ток развивающейся в этих условиях дуги, ограничить посредством внеш-52 [c.52]

Как можно легко заметить, продолжительность жизни элементарных ячеек катодного пятна Т] оказывается величиной того же порядка, что и установленные нами ранее (см. 25, 27 и 30) величины продолжительности горения дуги о вблизи порогового значения тока /о и равная продолжительность периода циклических изменений катодного падения. Это совпадение кажется достаточно многозначительным. В нем можно усмотреть прямое указание на существование связи между рассмотренными ранее явлениями внутренней неустойчивости дуги с неустойчивостью ее элементарных ячеек, т. е. самого дугового цикла в пределах каждого малого участка поверхности катода. Эти наблюдения могут лищь означать, что дуговой цикл в пределах каждой его автономной ячейки способен поддерживаться лишь в течение ограниченного, вполне определенного при заданных условиях опыта интервала времени. В рассмотренных здесь относительно благоприятных условиях существования дуги с фиксированным катодным пятном нормальная продолжительность цикла составляет всего лишь около 10 сек. То обстоятельство, что дуговой разряд в целом может поддерживаться более длительное или даже неограниченное время, оказывается результатом возобновления дугового цикла на новых участках поверхности катода. Благодаря непрерывной замене одних активных центров дуги другими дуговой цикл в целом сохраняется длительное время. Однако это достигается за счет непрерывной его перекачки с одних участков катода на другие. Таким образом, так называемое стационарное состояние дуги в сущности представляет собой лишь некоторое состоя-ние равновесия между процессами распада и формирования ячеек. [c.167]

Металлургические особенности сварки характеризуются процессами плавления и кристаллизации свариваемых металлов, протекающими в сварочной ванне, во взаимодействии с газами и шлаками. Отличительными особенностями процессов сварки от металлургических процессов, протекающих в плавительных печах, являются высокая температура сварочной дуги, малый объем расплавленного металла, кратковременность пребывания металла в жидком состоянии, быстрое изменение температурного режима. В этих условиях происходит интенсивное окисление элементов металла. Высокая температура сварочной дуги вызывает диссоциацию газов, т.е. распад молекул кислорода, азота и водорода на атомы [c.35]

В дальнейшем нас будут интересовать преимущественно данные, относящиеся к дуге ииЗ(Кого давления с холодным катодом, для чего имеются следующие основания. Названный тип дуги получил необычайно широкое распространение в форме ртутной дуги в преобразовательной технике. С точки зрения физических процессов, происходящих у катода, этот тип дуги представляет собой самостоятельную, хорошо отграниченную область явлений, составляющих до настоящего времени сплошную цепь загадок. В отличие от дуги высокого давления в дуге низкого давления условия опыта приобретают сравнительно простой характер, так как разряд происходит лишь в парах металла катода, без участия посторонней среды. Тем не менее и в этих условиях дуга оказывается достаточно сложным объектом исследования. По своей структуре дуга низкого давления представляет собой соединение двух областей, резко различающихся как по внешнему виду, так и по той роли, которую они выполняют в разряде. Одна из них тесно прижата к катоду и имеет вид ярко светящегося пятна, совершающего в обычных условиях быстрое беспорядочное перемещение по катоду. Такая форма катодной области дуги способствовала тому, что за ней прочно утвердилось название катодного пятна. Другая часть разряда занимает большую часть пространства между катодом и анодом и имеет вид не очень яркого диффузного свечения, распространяющегося обычно на все сечение трубки с разреженным газом или парами металла. Это так называемый положительный столб, играющий роль простого газового про1водника, соединяющего катодное пятно с анодом. Вспомогательная роль положительного столба отчетливо обнаруживается в том, что при уменьшении расстояния между катодом и анодом приблизительно до 3 см или менее того эта часть разряда исчезает, тогда как катодное пятно на холодном катоде остается при любых условиях, пока существует дуговой разряд. При ближайшем рассмотрении оказывается, что катодное пятно способно распадаться на ряд автономных пятен, количество которых увеличивается с ростом тока. Замечательным свойством дуги является то, что в пределах этих пятен локализуется практически весь поток заряженных частиц, пересекающих поверхность катода дуги. Концентрация энергии поля и частиц на чрезвычайно малых участках поверхности катода должна приводить к мгновенному вскипанию металла в районе каждого катодного пятна, что представляет собой один из основных процессов, необходимых для поддержания дуги низкого давления. [c.11]

Исследование погасаний дуги при резком уменьшении величины или изменении полярности тока приобрело в последнее время большое практическое значение в связи с проблемой устранения логасаний дежурной дуги в мощных ртутных вентилях. Погасания в этих условиях были исследованы в работах Л. 123 и 132], причем удалось обнаружить повторные зажигания дуги, являющиеся причиной того, что часть актов распада катодного пятна не заканчивается погасанием дуги. [c.52]

Уже сама форма приведенного соотношения показывает, что погасание дуги в пределах сильноточного участка кривой 0(/) следует рассматривать как сложное событие, состоящее из двух независимых событий. Одно из них, вероятность которого описывается первым множителем, нам уже известно из анализа явлений, происходящих при меньших токах. Из сопоставления (21) с (20) очевидно, что этот множитель представляет собой не что иное, как вероятность погасания дуги в ее переходной форме нри токе /=/1, соответствующем точке перелома кривой. При нормальных условиях /] можно полож ить равным 0,5 а, В этой точке перелома вероятность погасания дуги для переходной формы достигает своего наименьшего значения около 0,14, после чего вероятность погасания продолжает уменьшаться исключительно за счет второго множителя в правой части (21). Выяснить его физический смысл можно путем сопоставления всех особенностей поведения дуги в области токов 0,5—2 а, включая начинающееся при этих токах деление катодного пятна и постепенное вытеснение переходной формы дуги ее основной формой. Деление катодного пятна фактически означает, что на катоде какую-то часть времени или непрерывно существуют по крайней мере два автономных пятна, между которыми распределяется разрядный ток. Но при такой ситуации должны резко измениться как условия существования и распада самих пятен> так и механизм восстановления дуги. Во-первых, распад одного из пятен в этих условиях не может сопровождаться возникновением переходной формы дуги, которая не способна конкурировать с более устойчивой основной ее формой, поддерживаемой остающимся пятном. Вместе с тем исключается возможность восстановлеиия распадающегося пятна. Во-вторыл, при распаде одного из пятен его долю тока должны принимать на себя остающиеся пятна и, следовательно, этот распад, как правило, не. аолжен сопровождаться погасанием дуги, а только лишь перераспределением тока между отдельными частями пятна. [c.133]

В свете указанных данных можно ожидать, что переход катода из жидкого в твердое состояние должен сопровождаться резким изменением условий эмиссии электронов, связанным с кристаллизацией ртути и существенно облегчающим процесс восстановления дуги. Прежде всего при таком переходе должна нарушаться однородность условий у поверхности катода, причем на отдельных участках условия возникновения катодного пятна должны резко улучшаться. Правда, возникновение катодного пятна должно приводить к быстрому разрушению кристаллов и их плавлению, что может служить одной из причин, способствующих быстрому распаду пятна. Однако при этом пятно иможег возникать вновь при содействии восстановительного механизма на соседних, еще ле разрушенных кристаллах, между тем как прежние разрушенные участки катода восстанавливаются автоматически в результате охлаждения. Такой процесс поддержания дуги на твердом катоде можно представить как непрерывное разрушение разрядом собственной основы , автоматически восстанавливающейся в результате быстрого охлаждения металла и его рекристаллизации. Очевидно, что это непрерывное разрушение кристаллов путем их плавления может служить одной из причин, вызывающих резкие нарушения равновесия между отдельными процессами дугового цикла, а вместе с тем и беспорядочное перемещение катодного пятна на твердом катоде. [c.140]

Переходя к вопросу о причинах наблюдающегося перемещения ячеек по катоду, мы должны с самого начала допустить существование разнородных причин, о чем говорит сложный характер движения. Тенденция ячеек распространяться на большую поверхность катода при увеличении разрядного тока, о чем ясно говорят снимки следующего параграфа, безусловно указывает на существование между ними взаимодействия типа отталкивания. Его источником может быть лишь магнитное поле дуги. В рассматриваемых здесь условиях фиксации катодного пятна на тонкой пленке ртути у границы смачивания последней металла это взаимодействие, однако, проявляется заметным образом лишь как некоторый коллективный эффект взаимного отталкивания ячеек при возрастающем токе. Такого рода отталкивание не обнаруживается явственным образом в поведении каких-либо двух соседних ячеек. Пути их в ряде случаев многократно сходятся и вновь расходятся. Подобное поведение вообще не может быть результатом взаимодействия ячеек. Его причиной могут служить различного рода гидродинамические эффекты. Как уже отмечалось в 34 в связи с анализом снимков рис. 54, имеются основания считать, что равномерное движение отдельных гру1пп ячеек вдоль мениска ртути связано с распространением поверхностных ртутных волн капиллярного типа. Последние как бы перегоняют с места на место группы ячеек, непрерывно увлекая их за собой. В процессе этого изменения местоположения ячеек на катоде неизбежно должно изменяться и их взаимное расположение. Перемещение ячеек на катоде может вызываться и таким тривиальным явлением, как истощение ртути непосредственно под ними в результате ее испарения. Этот же эффект может вызывать вращательное движение двух или большего числа связанных ячеек вокруг их общего центра. В самом деле, при наличии связи между ячейками, обусловленной облегчением условий их существования в тесном контакте друг с другом, смещение одной из них из обезртученной зоны катода должно вызвать согласованное смещение второй ячейки или остальных ячеек. Но при таких обстоятельствах свобода перемещения ячеек оказывается ограниченной преимущественно одним вращательным движением. Раз начавшись, это вращение уже не может прекратиться до тех пор, пока не нарушится связь между ячейками. Это обусловлено не какой-либо инерцией ячеек, а просто тем, что позади них остается обезртученная зона катода. Причиной распада группы ячеек может служить дальнейшее истощение ртути в области вращения ячеек. [c.169]

С точки зрения ра ссмотренных явлений координз ции распада и фор.мирования элементарных ячеек катодного пятна предстает в новом аспекте также вопрос о причинах погасания дуги, наблюдавшихся при различных условиях опыта (ом. 13). Наиболее общим образом погасания дуги можно рассматривать как естественную ее реакцию на создание таких усло вий существования разряда, при которых парализуется действие координационного механизма. Можно указать два крайних случая, достаточно типичных для дуги, при которых ДОЛЖНЫ наблюдаться такого рода явления. Во-первых, координация между процессами распада и фор М ирования ячеек должна нарушаться при уменьшении тока до таких значений, когда на катоде остаются одиночные ячейки, что и наблюдается в действительности. Во-вторых, парализующим образом на координационный механизм дуги должны действовать -все те факторы, которые препятствуют увеличению напряжения на электродах дуги и увеличению катодного падения. В качестве такого рода помех во внешней цепи может служить подключенный параллельно электродам дуга конденсатор достаточ но большой емкости (см. 24). Из внутренних факторов сильное парализующее действие на дугу может оказывать интенсивная ионизация ртутного пара в разрядном пространстве посредством мощного импульса тока, пропускаемо- [c.189]

Легко заметить, что источником всех изменений катодного пятна при указанных условиях опыта является неустойчивость элементарных ячеек дуги, особенно рельефно проявляющаяся в их систематическом распаде и непрерывном перемещении по катоду. Но тогда возникает законный вопрос нельзя ли описать количественно любые изменения, претерпеваемые катодным пятном на металлах, основываясь на представлении о неустойчивости его элементарных ячеек и учете данных наблюдений о влиянии на них различных внутренних факторов Решение этой задачи требует детальното изучения поведения пятна в конкретных условиях разряда, достаточно типичных для холодной дуги. Наиболее подходящим во всех отношениях объектом для такого исследования является нормальная дуга низкого давления с однородным ртутньпм катодом жидкого типа, к которой и будут Преимущественно относиться излагаемые ниже соображения. [c.191]

Более целесообразной для сверхмощных печей является наклонная установка колонн электрододержателей и соответственно электродов, обеспечивающая при сравнительно большом диаметре распада электродов приближение дуг к центру печи. Впервые такой прием был применен на 40-т электропечах ЧМК, а впоследствии на других отечественных печах серии ДСП-100И6. При таком конструктивном рещении для 100-т печи диаметр распада электродов на уровне свода составляет 1500-1600 мм, что полностью исключает возможность замыканий тока между фазами и улучщает условия работы центральной части свода диаметр распада на уровне жидкой ванны равен 1200-1300 мм.При этом уменьшается тепловая нагрузка на футеровку стен, обеспечивается экранирование дуг электродами и, как показывает опыт работы дуговых печей ЧМК, достигается ускорение плавления шихты в холодных зонах на откосах печи [9]. [c.101]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...