способ нагрева катода и зажигания дугового разряда с металлической проволочкой между электродами

Формула изобретения

Способ нагрева катода и зажигания несамостоятельного дугового разряда, в котором между металлическими электродами при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение, возникающий ток плавит и испаряет тонкую проволочку, которая размещается между электродами, при этом расстояние между электродами выбирается таким, при котором газовый разряд самопроизвольно без проволочки не зажигается, а между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка, возникающего при наличии в воздухе паров испаряющейся проволочки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в плазме и в газоразрядных приборах, между анодом и катодом в которых при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение. Возникающий ток плавит и испаряет тонкую проволочку, которая размещается между электродами, контактируя с ними. При этом расстояние между электродами выбирается таким, при котором разряд без проволоки не возникает. Между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка.

Технический результат изобретения - разработка способа нагрева катода и зажигания дугового разряда с металлической проволочкой между электродами.

Известен способ нагрева катода и зажигания дугового разряда при подаче напряжения между неподвижными относительно друг друга электродами за счет создания специальной цепи накала катода [1].

Этот способ не позволяет нагревать катод и получать дуговой разряд при отключении цепи накала катода.

Известен способ нагрева катода и зажигания дугового разряда за счет начального плотного соприкосновения перемещающихся относительно друг друга электродов с последующим их разведением.

Этот способ не позволяет нагревать катод и зажигать дуговой разряд в разрядном промежутке между неподвижными электродами [2].

Техническая задача, решаемая в предложенном изобретении, заключается в разработке способа нагрева катода и зажигания дугового разряда при испарении проволочки внутри разрядного промежутка.

Поставленная задача достигается тем, что между анодом и катодом при фиксированном расстоянии между ними плавится и испаряется тонкая металлическая проволочка. При этом происходит разогрев катода и зажигается дуговой разряд.

Данный способ впервые дает возможность нагреть катод и зажечь дуговой разряд в промежутке с расстоянием между электродами, при котором без проволочки он самопроизвольно не зажигается.

Сущность способа заключается в следующем.

Тонкая металлическая проволочка помещается между электродами, контактируя с ними. При этом расстояние между электродами выбирается таким, при котором дуга самопроизвольно не образуется. На электроды подается напряжение от источника. Возникающий электрический ток плавит и испаряет проволочку. Между электродами создаются условия для лавинного пробоя разрядного промежутка. Происходит разогрев катода и между электродами возникает дуговой разряд.

Схема осуществления способа показана на чертеже.

Между электродами 1 натянута проволочка 2, контактирующая с электродами. К электродам прикладывается напряжение от источника 3. Использовался источник постоянного напряжения величиной 240 В, а также источник переменного напряжения с частотой 50 Гц и максимальным напряжением 380 В. Применялись различные металлические электроды (Cu, Ni, Fe, латунь, нержавеющая сталь и другие), графитовые электроды. Брались проволочки разных металлов и сплавов (Cu, Ni, Fe, нихром, ковар и другие). Толщина проволочек менялась в интервале 0,07-0,15 мм, их длина менялась от 10 до 30 мм.

При подаче напряжения между анодом и катодом с натянутой между ними проволочкой происходит нагрев катода и возникает электрическая дуга в атмосфере. В отсутствие проволочки между электродами разряд не возникает из-за высокого напряжения пробоя. Так, при атмосферном давлении в воздухе при расстоянии между электродами 10^-2 м пробой происходит при напряжении 3,1 10⁴ В [3].

Заметим, что на ранних стадиях формирования дугового разряда использование проволочек позволяет за счет обрывания тока получать несамостоятельный дуговой разряд [1], а также тлеющий разряд, характеризующийся значительно большей величиной катодного падения потенциала и меньшими разрядными токами по сравнению с разрядом дуговым [4].

Таким образом, в предложенном способе впервые дано решение нагрева катода и зажигания дугового разряда при испарении проволочки в разрядном промежутке. Способ может быть использован в технике, например в сварочном производстве.

Способ прост в осуществлении и эффективен. Его можно применять в технике и в научных исследованиях.

Источники информации

1. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. - М.: Наука, 1971, с.333.

2. Теория сварочных процессов, редактор В.В.Фролов. М.: Высшая школа, 1988.

3. Радиофизическая электроника, редактор Н.А.Капцов. Издательство МГУ, 1960, с.497.

4. Гапонов В. И. Электроника. - М.: Физматгиз, 1960, с.450.