Большая Советская Энциклопедия (ДУ) - [24]

).

  Самостоятельный Д. р. Поддержание такого Д. р. осуществляется за счёт энергии самого разряда. На тугоплавких катодах (вольфрам, молибден, графит) самостоятельный Д. р. носит чисто термоэмиссионный характер — бомбардировка положительными ионами нагревает катод до очень высокой температуры. Вещество легкоплавкого катода интенсивно испаряется при Д. р.; испарение охлаждает катод, и его температура не достигает значений, при которых разряд может поддерживаться одной термоэлектронной эмиссией — наряду с ней происходит автоэлектронная эмиссия.

  Самостоятельный Д. р. может существовать как при крайне малых давлениях газа (так называемые вакуумные дуги), так и при высоких давлениях. Плазму самостоятельного Д. р. низкого давления отличает неизотермичность: ионная температура лишь ненамного превышает температуру нейтрального газа в пространстве, окружающем область разряда, в то время как электронная температура достигает десятков тысяч градусов, а в узких трубках и при больших токах — сотен тысяч. Объясняется это тем, что более подвижные электроны, получая энергию от электрического поля, не успевают передать её тяжёлым частицам в редких столкновениях.

  В Д. р. высокого давления плазма изотермична (точнее — квазиизотермична, т. к., хотя температуры всех компонент равны, температура в разных участках столба Д. р. не одинакова). Эта форма Д. р. характеризуется значительной силой тока (от 10 до 10³а) и высокой температурой плазмы (порядка 10⁴К). Наибольшие температуры в таком Д. р. достигаются при охлаждении дуги потоком жидкости или газа — токовый канал «охлаждаемой дуги» становится тоньше и при той же величине тока нагревается сильнее. Именно эту форму Д. р. называют электрической дугой — под действием направленных извне или конвекционных, вызванных самим разрядом, потоков газа токовый канал Д. р. изгибается.

  Катодные пятна. Самостоятельный Д. р. на легкоплавких катодах отличает то, что термоавтоэмиссия электронов происходит в нём лишь с небольших участков катода — так называемых катодных пятен. Малые размеры этих пятен (менее 10^-2см) обусловлены пинч-эффектом — стягиванием токового канала его собственным магнитным полем. Плотность тока в катодном пятне зависит от материала катода и может достигать десятков тысяч а/см². Поэтому в катодных пятнах происходит интенсивная эрозия — из них вылетают струи паров вещества катода со скоростью порядка 10⁶см/сек. Катодные пятна образуются и при Д. р. на тугоплавких катодах, если давление рабочего газа меньше примерно 10²мм рт. cт. При более высоких давлениях термоавтоэмиссионный Д. р. с хаотически перемещающимися по катоду катодными пятнами переходит в термоэмиссионный Д. р. без катодного пятна.

  Применения Д. р. Д. р. широко применяется в дуговых печах для выплавки металлов, в газоразрядных источниках света, при электросварке, служит источником плазмы в плазматронах. Различные формы Д. р. возникают в газонаполненных и вакуумных преобразователях электрического тока (ртутных выпрямителях тока, газовых и вакуумных выключателях электрических и т.п.). Д. р. с искусственным подогревом катода используется в люминесцентных лампах, газотронах, тиратронах, ионных источниках и источниках электронных пучков.

  Лит.: Электрический ток в газе. Установившийся ток, М., 1971; Кесаев И. Г., Катодные процессы электрической дуги, М., 1968; Финкельнбург В., Meккep Г., Электрические дуги и термическая плазма, пер. с нем., М., 1961; Энгель А., Ионизованные газы, пер. с англ., М., 1959; Капцов Н. А., Электрические явления в газах и вакууме, М.—Л., 1947.

  А. К. Мусин.

Дугогасительное устройство

Дугогаси'тельное устро'йство, узел высоковольтного выключателя, предназначенный для гашения электрической дуги, которая возникает на контактах выключателя при размыкании цепи. Гашение дуги в Д. у. осуществляется её интенсивным охлаждением и деионизацией или дроблением на несколько коротких дуг. В электрических аппаратах на напряжения до 1000 в Д. у. — камера из дугостойкого материала (например, керамики, асбоцемента, асбодина и специальных пластмасс), внутри которой делаются перегородки. Электрическая дуга затягивается в камеру магнитным полем, создаваемым током отключения или постоянными магнитами. В результате охлаждения дуги стенками Д. у. и деионизации сопротивление её резко возрастает, при этом сила тока в цепи уменьшается до нуля.

  В Д. у. газовых выключателей на напряжения свыше 1000 в электрическая дуга охлаждается либо потоком газа, образующегося в результате разложения трансформаторного масла, либо потоком воздуха или шестифторовой серы (элегаз), подаваемых под давлением в зону горения дуги. В Д. у. магнитных выключателей дуга охлаждается в керамической камере, куда она затягивается мощным магнитным полем, которое создаётся отключаемым током. В Д. у. вакуумных выключателей контакты размываются в среде с давлением 10^-4н/м² (10^-6мм рт. ст.). Образовавшаяся на контактах дуга гаснет при прохождении переменного тока через нуль, благодаря рассасыванию заряженных частиц в вакууме и высокой электрической прочности разреженной среды.