23.Общая хар-ка дугового разряда.

Явление прохождения электрического тока через газ, называемое газовым разрядом, может наблюдаться практически при любых значениях тока. На рис. 3.1 изображена вольтамперная характе­ристика последовательных стадий газового разряда в     воздухе при атмосферных условиях.

При несамостоятельном разряде (зона О - В) ток поддерживается за счет внешних ионизаторов (космические лучи, рентгеновские лучи и др.); при самостоятельном разряде (зона В – Е) носители электричества возникают в газоразрядном канале непосредственно за счет ионизирующих факторов, присущих газоразрядному каналу.Между точками О - А зависимость  следует закону степени трех вторых.В стадии «насыщения» (А - В) все заряды, содержащиеся в про­межутке, достигают электродов. Но так как никакой дополнительной ионизации здесь не возникает, то значительное увеличение напряже­ния не ведет к существенному изменению    тока.

За точкой В напряжение становится достаточным для возникно­вения ударной   ионизации (под действием сил электрического поля), начинается самостоятельная форма разряда.Участок В - С соответствует стадии пробоя. Наиболее характерные признаки стадии пробоя: ударная иониза­ция, незначительные пространственные заряды, лавино-образный процесс образования электронов (и ионов).Когда мощность источника становится достаточно большой, способной вызвать в цепи токи порядка мА, стадия пробоя перехо­дит в стадию тлеющего разряда (С – О). Для тлеющего разряда характерна ударная ионизация, но уже в условиях резко неравномер­ного поля, когда основное падение напряжения приходится на слой у катода.   Основной столб разряда в данном случае представляет собой как бы проводник тока, убыль электронов в котором восполняется за счет столкновения наиболее «быстрых» электронов с атомами газа.

Для тлеющего разряда также ха­рактерно постоянство произ­ведения давления газа на длину околокатодного слоя. При достаточно большом токе тлеющий разряд пере­ходит в дуговой (переходная стадия О – Е). Дуговой раз­ряд в газовой среде относи­тельно высокой плотности (при атмосферном и более вы­соком давлении) обладает сле­дующими характерными чер­тами:

·   ясно очерченной границей между дуговым столбом и окружающей средой;

·   высокой плотностью тока в дуговом столбе (десятки — сотни  А/мм2);

·   высокой температурой газа внутри дугового столба, дости­гающей             5000…10 000

К и более высоких значений. В этих условиях преобладает термическая  ионизация газа. При нормаль­ных условиях дуговая стадия разряда и термическая ионизация в воздухе практически прекращаются при температурах около 3000 К;

·   высокой плотностью тока на катоде и малым падением напряже­ния у катода.

На рис. 3.2 приведено изображение дугового столба между металлическими контактами и показано распределение напряжения вдоль него.

Как можно видеть, падение напряжения на дуге складывается из трех слагаемых: катодного падения напряжения ; падения напряжения в дуговом столбе  и анодного падения напряжения  .

Общее напряжение на дуге

.

При условии однородности дугового столба последний член – напряжение на дуговом столбе – может быть представлен как произведение   напряженности электрического поля  на длину канала дуги  , т. е.

.