1.2 Виды дугового разряда

Понятие дугового разряда охватывает несколько видов разряда, внешним признаком которых является низкое (порядка ионизационного потенциала) катодное падение потенциала.

В зависимости от давления газа в разрядном промежутке различают дугу при пониженном давлении и дугу при высоком и сверхвысоком давлениях. Они различаются главным образом физическими процессами в столбе разряда.

По виду эмиссии электронов из катода различают:

а) Дуга с независимым накалом катода имеет место в ряде промышленных приборов (газотроны, тиратроны и др.). Для нее характерны два режима горения: когда анодный ток меньше тока термоэлектронной эмиссии катода и когда (за счет дополнительного вырывания электронов из катода электрическим полем). При нормальном режиме горения катодное падение потенциала имеет величину порядка ионизационного потенциала газа и практически не зависит от тока . При катодное падение потенциала растет с ростом тока.

б) Термоэлектронная дуга имеет место при катодах из тугоплавких материалов. В результате разогрева катода ионной бомбардировкой на нем появляется раскаленное катодное пятно, являющееся источником электронов.

В табл. 1.1 приведены данные о процессах в катодном и анодном пятнах дуги.

Процессы в столбе термодуги аналогичны процессам в дугах другого вида и столбе тлеющего разряда.

в) Дуга с холодным катодом возникает при использовании в качестве катода легкоплавких металлов. Наиболее распространенным случаем дуги этого вида является дуга с ртутным катодом, горящая в парах ртути. Эмиссия электронов из ртутного катода концентрируется в одном или нескольких (в зависимости от величины тока) катодных пятнах. Плотность тока в элементарном катодном пятне достигает . При токах более 2-3 А образуется групповое пятно с плотностью тока . При токах более 30-50 А появляется несколько самостоятельных групповых пятен.

Выделение в катодном пятне энергии, приносимой из разряда ионами, приводит к интенсивному испарению ртути. В результате происходящего при этом повышения давления резко уменьшается длина свободного пробега электронов и ионное облако образуется на очень малых расстояниях от поверхности катода. Это обеспечивает при напряженность поля у поверхности катода порядка , достаточную для электростатической эмиссии электронов.

Таблица 1.1 Данные о процессах в катодном и анодном пятнах дуги.

Истинные температуры Тк и Та в катодном и анодном пятнах дуги, плотности тока на катоде jк и аноде ja, катодные и анодные падения потенциала в дуге при р = 100 000 Па.
Электроды	Газ
С-С  С-С  Сu-Сu  Fe-Fe  Ni-Ni  W-W  Al-Al  Al-Al  Zn-Zn	Воздух  Na  Воздух, N2  Воздух  >>  >>  >>  N2  Воздух	3500  3500  2200  2400  2400  3000  3400  2500  3000	4200  4000  2400  2600  2400  4200  3400  2500  3000	470  500  ~1000 000  Большая  -  -  - - -	65  70  1000  -  -  -  -  -  -	9-11  -  8-9  8-12  -  -  -  -  -	11-12  -  2-6  2-6  -  -  -  -  -