Строение дугового разряда. ВАХ дуги

В дуговом разряде выделяются три области: анодная протяженностью l _a, катодная l _k и столб дуги l _c

В анодной и катодной области наблюдаютсязначительные падения напряжения, вызванные концентрацией заряженных частиц. На поверхности анода и катода образуются соответствующие пятна дуги, характеризуемые ярким свечением вследствие высокой концентрации энергии. Они являются основаниями столба дуги .

Ua Uc Uk

l _k катодная область

столб дуги

l _c анодная область

+

Схема дугового разряда

Общая длина дуги

1д = 1а+1к + 1с.Но т.к. 1а @ 10^{-2 мм, а 1к} @ 10^{-4 мм, т.е. ничтожно малы по сравнению с протяженностью столба дуги, то практически 1д=1с .}

Общее напряжение на дуге равно сумме падений напряжений соответствующих областей

Uд = Uа + Uк +Uд линейно зависит от 1д :

Uд = а + b1д ,

где:

а = Uа + Uк , зависит от материала электродов и атмосферы дуги;

b – градиент потенциала в столбе дуги, зависит от материала электродов и атмосферы дуги.

Для дугового разряда сопротивление не является постоянным и не подчиняется закону Ома. В зависимости от плотности тока ВАХ дуги делится на три области .

В области 1 с ростом тока растет число носителей зарядов , сопротивление столба дуги и , следовательно, падение напряжения на дуге уменьшается. При дальнейшем росте тока свыше 100 А заметное влияние на проводимость дугового промежутка оказывает эффект сжатия столба дуги под действием электромагнитных сил. Уменьшение сопротивления за счет увеличения числа носителей зарядов компенсируется ростом сопротивления за счет уменьшения размеров поперечного сечения, при этом падение напряжения на дуге практически не изменяется. В области 3 количество носителей зарядов и площадь поперечного сечения столба дуги приближаются к экстремальным значениям и его сопротивление практически не меняется. Дуговой разряд приближается по свойствам к металлическому проводнику.

Uд

1 2 3

Iд

100А 400А

1—падающая характеристика ; 2 –жесткая характеристика; 3 –возрастающая характеристика.

Вольтамперная характеристика дуги