6.2 Процессы при ионизации и деионизации дугового промежутка.

При ионизации:Процесс отделения от нейтральной частицы одного или нескольких электронов и образование свободных электронов и положительно заряженных ионов называется ионизацией. Ионизация может проходить под действием света, ультрафиолетовых лучей, рентгеновского спектра, высокой температуры, под влиянием электрического поля и др.

Термоэлектронной эмиссией называется явление испускания электронов из накаленной поверхности. При расхождении контактов резко возрастает переходное сопротивление возрастает плотность тока. Контактная площадка разогревается до расплавления и образования мостика из расплавленного металла, который потом при дальнейшем расхождении контактов рвется. Имеет место испарение металла контактов на отрицательном электроде образуется так называемое катодное пятно – раскаленная площадка, которая служит основанием дуги и очагом излучения электронов в первый момент расхождения контактов. Плотность тока в термоэлектронной эмиссии зависит то температуры и материала электрода. Она не велика и может быть достаточной для возникновения дуги но не для ее горения.Автоэлектронная эмиссия это явление испускания электронов из катода под действием сильного электрического поля. Напряженность поля между контактами во время нарастания напряжения может достигать значения до 10^67 В/см, что достаточно для вырывания электронов из холодного катода. Ток автоэлектронной эмиссии также мал и может служить только началом развития дугового разряда.Ионизация толчком – если свободный электрон будет обладать достаточной скоростью, то при столкновении с нейтральной частицей он может выбить из нее электрон, в результате чего получится новый свободный электрон и положительный ион. Скорость электрона зависит от разности потенциалов по длине свободного пробега. Минимальная разность потенциалов, которую необходимо пройти электрону, чтобы ионизировать, называется потенциал ионизации.Термическая ионизация – процесс ионизации под воздействием высокой температуры. Это единственный виз ионизации поддерживающий горение дуги. Температура ствола дуги порядка 5000-8000К. При такой температуре резко возрастает количество быстро двигающихся частиц газа и их скорость. Основной характеристикой термической ионизации является степень ионизации – отношение числа ионизированных атомов к общему.

Деионизация.Деоинизация – процесс соединения заряженных частиц и образование нейтральных частиц.

Рекомбинация – процесс, при котором различно заряженный частицы образуют нейтральные. Непосредственное соединение электронов с положительными ионами из-за большой скорости движения маловероятно, поэтому обычно рекомбинация происходит при помощи нейтральной частицы, которую электрон заряжает, образуя “-” частицу.

Различают рекомбинацию в объеме (третье тело – нейтральная частица газа) и рекомбинация на поверхности (3-е тело – поверхность вблизи дуги). В последнем случае электроны заряжаю поверхность до потенциала при котором положительные ионы притягиваются к этой поверхности и присоединив электрон, образуют нейтральные частицы.

Диффузия – процесс выноса заряженных частиц из дугового промежутка в окружающее пространство., что уменьшает проводимость дуги, которая обусловлена тепловым и электрическим факторами. Плотность заряда в дуге убывает от центра к периферии, что создает электрическое поле, заставляющее заряженные ионы двигаться от центра и покидать дугу. Температурное поле в том же направлении изменяется.

Для дуги переменного тока температура дуги является переменной величиной, но из-за тепловой инерции газа дуга не успевает остывать. Ток в дуге меняется не по синусоиде. Чуть раньше момента перехода через 0 ток в дуге падает почти до 0, а затем после перехода снова достигает своего значения. Имеет место безтоковая пауза, во время которой идет интенсивная деионизация промежутка.

6.3 Особенности горения и гашения дуги переменного тока.

6.4 Горение и гашение дуги переменного тока, при отключении активной нагрузки.

На переменном токе не зависимо от степени ионизации дугового промежутка ток в дуге проходит через нуль каждый полупериод, т.е. дуга периодически гаснет и загорается вновь. Пусть контакты аппарата разошлись и м/у ними загорелась дуга. К концу полупериода из-за уменьшения тока и воздействия ДУ сопротивление дугового промежутка и напряжение на дуге увеличиваются. При подходе тока к нулю к дуге подводится малая мощность, температура ее уменьшается, что ведет к замедлению термической ионизации, с другой – способствует деионизации. Все это приводит к погасанию дуги. Напряжение, при котором дуга гаснет, называется напряжением или пиком гашения U_г. Резкий рост напряжения к концу полупериода ведет к тому, что ток в цепи обрывается до своего естественного прохождения через нуль. В процессе гашения дуги число заряженных частиц области дугового промежутка уменьшается, и его сопротивление после гашения дуги резко возрастает. При этом возрастает и электрическая прочность промежутка, т.е. напряжение, при котором происходит его электрический пробой.