Низковольтная дуга
Низково́льтная дуга́ — дуговой разряд, обеспечивающийся подогревом катода и обладающий устойчивостью при малых напряжениях между формирующими его электродами[1][2].
Физические основы[править]
Дуговые разряды разделяют на дуги низкого и высокого давления. Разделение происходит, в зависимости от природы газа и силы тока в дуге, при давлениях в диапазоне мм. рт. ст.
Низковольтная дуга является одним из видов несамостоятельного дугового разряда. Напряжение горения низковольтной дуги ниже потенциала ионизации, и условием её устойчивости служит искусственное повышение тока эмиссии, в частности, подогревом катода. Низковольтная дуга образуется при низких давлениях и небольших межэлектродных расстояниях. Характерными особенностями дуги является низкое значение падения электрического потенциала, чем она отличается от тлеющего разряда (падение потенциала в дуге примерно на порядок ниже, чем в тлеющем разряде), и высокой плотностью тока на катоде (нижняя граница плотностей тока на катоде в дуге ( A/см2, верхняя — A/см2). Возникновение низковольтной дуги происходит при достижении током пороговой величины, зависящей от различных факторов, таких как материал катода, природы и давления газа, и др.
Низковольтная дуга состоит из катодной и анодной областей, разделённых положительным столбом плазмы. В отличие от высоковольтной дуги, в низковольтной дуге температура электронов значительно превосходит температуру ионов (электронная температура значительно выше ионной, ).
В низковольтной дуге низкого давления электронная температура и плотность газа по сечению разрядной трубки практически не изменяются, а влияние стенок газоразрядной трубки на положительный столб велико, и им нельзя пренебрегать при расчётах. В дугах высокого давления роль стенок газоразрядной трубки играет газ вокруг положительного столба.
На рисунке представлена структура низковольтной дуги в межэлектродном промежутке. Слева — катод и прикатодное пространство (иногда его называют виртуальным катодом), положительный столб и прианодное пространство. Распределение концентрации носителей обозначено как функция , функция распределения потенциала как , — межэлектродный зазор, — прикатодное падение напряжения, — прианодное падение напряжения, — напряжение, , — приэлектродные ленгмюровские слои. Направленный ток в низковольтной дуге обеспечивается электронами.
Если длина свободного пробега электронов превышает величину межэлектродного промежутка, то такие низковольтные дуги называются кнудсеновскими.
Наиболее изученными с точки зрения эксперимента и теоретического моделирования являются дуги, возникающие в парах щелочных металлов и инертных газах.
На основе явления низковольтной дуги создан ряд газоразрядных приборов, таких как термоэмиссионные преобразователи, термоэмиссионные элементы, и др.
См.также[править]
Примечания[править]
- ↑ Елецкий А. В., Смирнов Б. М. Неоднородная газоразрядная плазма рус. // Успехи физических наук : журнал. — 1996. — Vol. 166. — № 11. — С. 1197—1217.
- ↑ Юрий Петрович Райзер Физика газового разряда. Изд. 3-ое, доп. и перераб.. — Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2009. — 736 с.
Литература[править]
- Грановский В. Л. Электрический ток в газе. — Москва : Наука, 1971.
- Мойжес Б. Я., Пикус Г. Е. Термоэмиссионные преобразователи и низкотемпературная плазма. — Москва : Наука, 1973.
- Яшин М. С., Онуфриев В. В. Высокотемпературный термоэмиссионный преобразователь с пониженным давлением паров цезия и сверхвысокотемпературным составным коллектором // Инженерный журнал: наука и инновации. — 2020. — № 4 (100).
- Гусев Ю. П., Шёлковой Е. В. Сопротивление низковольтной электрической дуги для расчёта коротких замыканий в расширенном диапазоне токов // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. — 2018. — № 6.
- Капцов Н. А. Коронный разряд и его применение в электрофильтрах. — Москва, Ленинград : Гостехиздат, 1947.
- Левитов В. И. Корона переменного тока. Вопросы теории, методов исследования и практических характеристик — Москва : Энергия, 1975.
- Райзер Ю. П. Физика газового разряда. — Москва : Наука, 1992.
- Соколова М. В. Коронный разряд в газах // Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Т. 2 — Москва : Наука, 2000.
- Кечиев Л. Н., Пожидаев Е. Д. Защита электронных средств от воздействия статического электричества. — Москва : Изд. дом «Технологии», 2005.
Ссылки[править]
![]() | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Низковольтная дуга», расположенная по адресу:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
---|