ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ДУГЕ

Падение напряжения вдоль стационарной дуги распределяется неравномерно. Картина изменения падения напряжения U_д и продольного градиента напряжения (падение напряжения на единицу длины дуги) Е_д вдоль дуги приведена на рис. 2.

Ход характеристик Uд и Ед в приэлектродных областях резко отличается от хода характеристик на остальной части дуги. У электродов, в прикатодной и прианодной об­ластях, на промежутке порядка 10-3мм имеет место резкое падение напря­жения, называемое прикатод­ным Uк и прианодным Uа. В прикатодной области образуется дефицит электронов из-за высокой их подвижности. В этой области образуется объемный положительный заряд, который обуславливает разность потенциалов Uк, порядка 10÷20В. Напряженность поля в прикатодной области достигает 105В/см и обеспечивает выход электронов с катода за счет автоэлектронной эмиссии. Кроме того, напряжение у катода обеспечивает выделение необходимой энергии для подогрева катода и обеспечения термоэлектронной эмиссии.

Рис. 2. Распределение напряжения на стационарной дуге постоянного тока

В прианодной области образуется отрицательный объемный заряд, обуславливающий разность потенциалов U_а. Направляющиеся к аноду электроны, ускоряются и выбивают из анода вторичные электроны, которые существуют вблизи анода.

Суммарное зна­чение прианодного и прикатодного падений напряжений называют приэлектродным падением напряжения: и составляет 20-30В.

В остальной части дуги, называемой стволом дуги, падение напряжения U_д прямо пропорционально длине дуги:

,

где E_СТ – продольный градиент напряжения в стволе дуги, l_СТ – длина ствола дуги.

Градиент здесь постоянен вдоль ствола. Он зависит от многих факторов и может изменяться в широких пределах, достигая 100÷200 В/см.

Таким образом, падение напряжения на дуговом промежутке:

.