Термічна іонізація.

Термічна іонізація - це процес іонізації під впливом високої температури.

Підтримка дуги після її виникнення пояснюється термічною іонізацією. Температура стовпа дуги досягає 4000…7000К, а іноді і більше. При такій температурі сильно зростає кількість часток газу, які швидко рухаються, і сама швидкість їх руху.

При зіткненні швидко пересуваючихся стовпів або молекул більша частина їх розпадається, створюючи як нейтральні, так і заряджені частки, тобто відбувається іонізація газу. Одночасно йде процес і де іонізації.

При виникненні дуги має перевагу іонізація. У стійко горячій дузі процеси іонізації та де іонізації по інтенсивності однакові. При переводі де іонізації дуга гасне.

Де іонізація йде головним чином за рахунок рекомбінації і дифузії .

Рекомбінація – це процес, при якому по різному заряджені частки взаємно стискаються і створюють нейтральні частки.

Дифузія – це процес викидання заряджених часток з дугового проміжку у навколишнє середовище, що зменшує провідність дуги. Заряджені частки, які викинуті із дуги, в кінці кінців рекомбінують поза простором дуги.

У стабільній і вільно горячій дузі дифузія відіграє зневажливо малу роль.

Іонізація поштовхом . Якщо вільний електрон буде мати достатню швидкість, то при зіткненні з нейтральною часткою (атом, молекула) він може вибити з неї електрон. В результаті створиться вільний електрон і позитивний іон. Вибитий електрон може в свою чергу іонізувати наступну частинку і.т.д.

Швидкість електрона залежить від різниці потенціалів на довжині його вільного пробігу.

Різниця потенціалів, яку потрібно мати на довжині вільного пробігу, щоб електрон у кінці шляху придбав потрібну швидкість, називають потенціалом іонізації: для газів це 13-16В (азот, кисень, водень); гелій -24.5В.

Пари металу мають приблизно у 2 рази менший потенціал.

Потенціал іонізації газової суміші визначається самим низьким із потенціалів іонізації компонентів, які входять у суміш, і дуже мало залежить від концентрації цих компонентів. Розподіл напруги між електродами при горінні дуги, можна показати наступним рисунком

(Рис.6 Розподіл напруги між електродом при горінні дуги.)

Катодний і анодний спади напруги відповідно на ділянках К та А відбуваються на малій довжині дуги (порядку 10^-4 см). У сумі ці спади напруги становлять від 15 до 30В. Решта частина дуги ℓ називається стовпом дуги і характеризується приблизно рівномірним градієнтом 20-30 В/см.

Дуга має як позитивні, так і негативні значення. До позитивних належить те, що у міру розходження контакту дуга, завдяки зростанню опору і поглинанню енергії запасеної в індуктивностях, забезпечує поступове зменшення струму в колі. Якби дуги не було, то при миттєвому розриві кола ел. магнітна енергія перетворювалась б на ел. статичну, що при малій ємності кола призвело б до великих перенапруг.

При виникненні дуги повинні бути включені або зменшені її руйнівні дії, спричинені високою температурою. Час горіння дуги повинен бути до 0,1 с при комутації номінального струму.

Показником процесу гасіння дуги є безперервне зменшення струму в ній, що визначається видом характеристики:

, де

– напруга дуги;

- струм дуги.

Вид характеристики дуги залежить від швидкості зменшення струму в процесі гасіння.

Характеристику дуги при умові, що струм знімається дуже повільно, завдяки чому встигає встановитися тепловий баланс між дугою і навколишнім середовищем, для кожного нового значення струму називають статичною.

Характеристики дуги, що відповідають швидкостям зміни струму, при яких не встигає встановитися тепловий баланс називають динамічними. При цьому опір дугового проміжку внаслідок теплової інерції стовпа зростає повільніше.

(Рис.7 Характеристики дуги )

1- Статична;

2,3- Динамічні.

При однаковому значенні струму опір дугового проміжку менший при динамічному процесі ніж при статичному. Тому динамічні характеристики дуги розташовані нижче статичної.

Динамічні характеристики виражають реальну картину процесу гасіння.

Статична використовується для оцінки розривної потужності дугогасильного пристрою.

Обрана за статичною характеристикою розривна потужність дугогасильного пристрою буде достатньою для динамічних процесів, при яких потужність дуги менша.