СЕЛФ

40

и С.Б. Каравашкин

Второй из возможных процессов образования металлических мостиков обусловлен возможностью пересечения плазменных струй, выбрасываемых из катода в процессе импульсного разряда. Сами катодные струи исследовались Таевым [35], Миком и Крегсом [10], Броном [36] и другими исследователями. В частности, в своей работе Таев писал: "Струи пара, состоящие, как было установлено спектроскопически, из атомов ртути, могут возникать как на аноде, так и на катоде или на обоих электродах… При столкновении струи рассеиваются в разные стороны" [35, с. 333- 334]. На рис. 22 представлены фотографии таких перекрещивающихся плазменных струй

Рис. 22 Характерный вид плазменных факелов, пересекающихся в межконтактном промежутке [35]

На другой фотографии, взятой из исследования Мика и Крэгса [10], показана последовательная серия снимков импульсного пробоя в среде водорода [10, фиг. 272, (фото 28)].

а)                                                   б)                                                   в)

г)                                                  д)

Рис. 23. "Фотография искровых разрядов в водороде, полученная в различные моменты времени после начала пробоя с помощью ячейки Керра. Снимки были получены через следующие интервалы времени в микросекундах: а - 0; б - 4; в - 5,5; г - 8,5; д - 11" [10]

Сами авторы классифицировали полученные фотографии как свидетельство стримерного пробоя газового промежутка. Тем не менее, некоторые особенности говорят, что образующийся в центре снимков шнур не является стримером по нескольким причинам. Во-первых, стример предшествует пробою и развивается в неионизованном промежутке, провоцируя образование новых лавин [37, с. 29]. На снимке же 23а мы видим уже частично ионизованный светящийся промежуток, в котором прорастает центральный стержень, который может быть и плазменной струёй, и скорее всего ею является. Во-вторых, при замыкании центрального стержня между электродами на рис. 23б, мы видим вокруг этого стержня распадающуюся плазму, образующую тёмное пространство, что также не характерно для стримерного пробоя после перемыкания им электродного промежутка. Наконец, на снимке 23г мы видим спадание светимости, что тем более не соответствует стримеру и принципиально не сочетается с процессом газового разряда, который должен развиться именно в канале стримера, состоящего, как известно, из плазмы. И наконец, финальная стадия разряда, показанная на рис. 23д, не может в существующих представлениях развиться после деионизации плазменного промежутка, но после взрыва мостика, образующегося плазменными струями - безусловно. Во всяком случае, та последовательность визуальных представлений, которая представлена на рис. 23, полностью соответствует процессу образования и взрыва мостика из плазменных струй. При этом подобные мостики, как правило, могут образовываться в конце ливневых дуг при достаточно большом расстоянии между электродами, когда энергия, накопленная в индуктивности, ещё значительна и жидкие лунки на поверхности достаточно обширны для образования плазменных струй.

Таким образом, как мы можем видеть из проведенного анализа, существуют две реальные возможности образования металлических мостиков, перемыкающих электродный промежуток. Из них первая, обусловленная влиянием электрического давления, наиболее характерна для практически всего времени развития ливневых дуг, и потому определяет основной массоперенос материала и эрозию контактов. Второй процесс может возникать в сильноточных ливневых дугах, процесс которых затягивается на область длинных межэлектродных промежутков. Его влияние на эрозию будет определяющим в указанной области сильноточных разрядов.

Исходя из рассмотренного механизма мостикообразования, следует и главный критерий защиты контактов от ливневых дуг. Он заключается в сглаживании перенапряжений на колебательных участках с целью предупреждения образования мостиков, что, как следствие, будет способствовать уменьшению эрозии контактов; ниже об этом будет сказано более подробно.