5 .1. Дуга постоянного тока

Динамическая вольтамперная характеристика устанавливает связь между быстро изменяющимся током, когда вследствие тепловой инерции дугового столба тепловой баланс не успевает установиться.

Динамическая ВАХ при возрастании тока лежит выше статической ВАХ (рис.5.1. поз.2), так как снижение сопротивления дуги происходит медленнее, чем в случае статической ВАХ .

Динамическая ВАХ при снижении тока лежит ниже статической ВАХ (рис.5.1. поз.3), так как рост сопротивления дуги происходит медленнее, чем в случае статической ВАХ .

Таким образом, определенным условиям горения дуги соответствует одна статическая ВАХ и бесконечное множество динамических ВАХ, соответствующих различным скоростям изменения тока.

Напряжение при котором зажигается дуга называется напряжением зажигания U_з. Напряжение на дуге при уменьшении тока до нуля называется напряжением гашения U_г. Это напряжение всегда меньше напряжения зажигания.

Если падение напряжения на стволе дуги мало по сравнению с суммой падения напряжения у катода и анода то дуга считается короткой. Условия гашения короткой дуги в значительной степени определяются процессам происходящими у электродов, и условиями их охлаждения.

Если падение напряжения на стволе дуги значительно больше околоэлектродных, и последними можно пренебречь то дуга считается длинной. Условия существования таких дуг определяются процессами в стволе дуги.

5.2. Условие гашения дуги постоянного тока.

Для цепи постоянного тока (Рис.5.1.б)

(5.1)

Очевидно, что стационарным режимом, когда дуга горит стабильно будет такой, при котором ток в цепи не меняется, т. е. . В этом режиме скорость роста числа ионизированных частиц равна скорости их исчезновения в результате процессов деионизации -устанавливается динамическое равновесие.

На графике приведена падающая вольтамперная характеристика дуги и наклонная прямая U-iR. Из (5.1) следует, что

(5.2)

Отсюда очевидно, что в точках и . В этих точках возможно стабильное горение дуги.

Точка . Если по каким-либо причинам напряжение источника питания снизится то точка равновесного состояния перейдет в , при этом ток уменьшится до значения , определяемого пересечением ВАХ с прямой .

Пусть теперь напряжение источника восстановится до прежней величины . Для тока отрезок и поэтому в этой точке . Таким образом, при токе на индуктивности возникает напряжение , которое увеличивает ток (производная положительна у растущей во времени величины). Процесс будет продолжаться до тех пор, пока напряжение пока напряжение , т. е. рабочая точка попадет в точку .

Пусть по каким-либо причинам, например из-за роста напряжения источника . Если напряжение вернется к старому значению, то возникнет напряжение . При этом ток будет уменьшаться пока не станет равным току .

Точка является точкой устойчивого равновесия: при выходе из нее возникают процессы, которые возвращают состояние цепи снова в эту точку.

Точка . Пусть , в этом случае возникнет напряжение , и ток в цепи будет убывать до тех пор, пока дуга не погаснет. Если , то возникнет напряжение . Ток будет возрастать до значения .

Точка является точкой неустойчивого равновесия: при выходе из нее ток в цепи либо становится равным , либо луга гаснет и ток становится равным нулю.

Условие гашения дуги постоянного тока - при всех значениях тока падение напряжения на дуге должно превосходить напряжение, подаваемое на дугу от источника , в пределе напряжение сети.

(5.3)