т.5 No 1

27

О физических процессах в ливневых дугах

Особым вопросом для целей практики, и в первую очередь для целей искрогашения, является вопрос о вольтамперной характеристике коротких дуг. По В.Т. Омельченко [8], отличие короткой дуги от плазменной (длинной) состоит в том, что плазменной дуге соответствует зависимость UI = const  , а короткой дуге U = const , которая не зависит от тока. Это утверждение подкрепляет тот факт, что короткая дуга, в основном, не питается коммутируемым током, а потому не зависит от него.

Падение напряжения на короткой дуге считается несколько превышающим сумму работы выхода и потенциала ионизации, что составляет величину (10 - 20)  В [20, 21]. Однако это можно считать только предпосылкой, поскольку самих осциллограмм коротких дуг с достаточной для измерения разрешающей способностью развертки осциллографа нами в литературе не найдено. На всех опубликованных осциллограммах участки, на которых предполагаются короткие дуги, очень сжаты, и падение напряжения с достаточной точностью определить практически невозможно.

В отношении величины напряжений зажигания коротких дуг данные противоречивы. Исследователи [8, 9, 11, 21], ссылаясь на работы Джермера [3, 14], утверждают, что оно находится в пределах (50 - 400)  В. Так, у В.Т. Омельченко [8] находим: "Катодные дуги возникают при напряжении (100 - 400)  В, а анодные - при более низких (50 В)". Но, как следует из работы Джермера [14], эти напряжения определялись по максимальным напряжениям на контактах, зафиксированным на осциллограмме неустойчивых разрядов, на что стоит также обратить особое внимание с точки зрения последующего сравнительного анализа с экспериментальными результатами, представленными в данной работе. Аналогичные исследования других ученых [21] показали, что всплески напряжений в неустойчивых разрядах могут достигать (1,5 - 2)  кВ, а на осциллограммах Миллса [2] (см. рис. 1) - более  (800 - 1000)  В. Подобный разброс значений пробивного напряжения, даже при учете всей гаммы факторов, приводящих к искажению результатов в экспериментальных исследованиях пробойных явлений, да еще на столь малых промежутках - не может не вызвать серьезного вопроса о своей причине.

Наконец, касаясь вопроса о длительности коротких дуг, следует отметить, что основное мнение ученых, в том числе и [8, 9, 11], сложилось на основе работы Джермера и Бойля [14], согласно которой короткая дуга длится 1 мкс. Но в другой работе Джермера [3] приведены осциллограммы, на которых изображены короткие дуги: как длиной 1 мкс при длине подключенного кабеля 60 м (емкостью 1200 пФ), так и длиной 0,2 мкс при длине этого кабеля 10 м (емкость 200 пФ). Следовательно, длительность короткой дуги может быть различной, причем она зависит и от коммутируемого тока, и от величины паразитной емкости (длины кабеля), и от скорости расхождения контактов, и от материала контактов, не говоря уже о том, что сама короткая дуга, как мы видели, прерывиста и знакопеременна, что при плохом разрешении развертки осциллографа вообще не могло быть должным образом учтено.

Приведенный, пусть и укороченный, анализ существующего положения в исследуемом вопросе мы провели с целью создания более или менее цельной картины ситуации в данной области электрофизики разрядных явлений из тех разбросанных, а подчас, как мы видели, противоречивых фактов, отсутствие цельности в которых обусловлено, в частности, и отсутствием цельных обзорных работ в данной области контактной техники. В некоторых местах обзора мы намеренно предвосхитили события и сделали определенные акценты с тем, чтобы стали более ясными направление и обусловленность проведенных нами исследований, результаты которых изложены ниже.