2014-02-09
873
Возбуждение дуги возможно в следующих случаях:
1) при переходе из устойчивого маломощного газового разряда в дуговой (рисунок 2.1);
2) в процессе создания высокоионизированного потока пара, перекрывающего межэлектродное пространство (в большинстве случаев с помощью третьего электрода);
3) при электрическом пробое газового или вакуумного промежутка между электродами, обеспечивающем переход из неустойчивого искрового разряда в устойчивый разряд (осуществляется подачей импульса высокого напряжения);
4) при размыкании контактов или разрыв перемычки между электродами в цепи с током.
При сварке плавящимся электродом обычно используют дугу размыкания, а при сварке неплавящимся вольфрамовым электродом – высокочастотный вспомогательный разряд от осциллятора. Импульс высокого напряжения получают обычно с помощью конденсатора. При сварке угольным (графитовым) электродом дугу возбуждают, используя чаще всего третий электрод.
В газовых промежутках (при атмосферном давлении) с резко неоднородным электрическим полем напряжение возбуждения самостоятельного дугового разряда не совпадает с напряжением пробоя, которому соответствует перекрытие газового промежутка плазменным каналом с падающей вольт-амперной характеристикой. В этих условиях сопротивление плазменного канала, перекрывающего межэлектродный промежуток разряда, становится меньше, чем сопротивление внешней цепи, включая внутреннее сопротивление источника напряжения. Поэтому правильно считать, что при достаточной мощности источника напряжения искровой пробой завершается образованием плазменного канала дуги.
|
|
|
I – катодная область;
II – столб дуги;
III – анодная область;
К – катод;
А – анод.
Рисунок 2.2 – Характерное распределение потенциала по длине дуги
с положительным падением потенциала (кривая 1) и с отрицательным
анодным падением потенциала (кривая 2)
I – катодная область;
II – столб дуги;
III – анодная область;
К – катод;
А – анод.
Рисунок 2.3 – Характерное распределение осевой температуры
плазмы по длине дуги
В самостоятельном дуговом разряде начиная с токов выше нескольких ампер наблюдается неравномерное распределение потенциала и температуры между электродами.
Скачки потенциала в катодной и анодной областях обусловлены скоплениями пространственного заряда и повышенным сопротивлением этих областей по сравнению со столбом дуги.
Неравномерным оказывается и распределение температуры по длине столба дуги. Высокие значения температуры в столбе дуги (плазменном канале) снижается до существенно меньших значений на поверхности электродов. Все это приводит к тому, что условия в приэлектродных областях заметно отличаются от условий в плазменном канале (шнуре), и, следовательно, при изучении процессов в дуге следует выделить три зоны: 1 – катодную, 2 – анодную, 3 – столб дуги (рисунок 2.4).
|
|
|
Рисунок 2.4 – Зоны дуги
В газовом промежутке между двумя электродами заряженные частицы могут возникнуть во всех трех зонах, но главным образом они появляются в результате процессов эмиссии на катоде и объемной ионизации в столбе дуги. В связи с ограниченностью эмиссии электронов столб дуги (как и любой проводник) вдали от катода сохраняет по отношению к нему положительный потенциал, поэтому часто его называют положительным столбом. В то же время не следует забывать, что плазма столба обычно квазинейтральна.
