Межэлектродного расстояния

Для получения плазменной струи используют электрическую дугу постоянного тока. Основную часть межэлектродного пространства составляет плазма, которая характеризуется квазинейтральностью.

Искровой разряд сопровождается пробоем межэлектродного пространства и имеет отрицательную вольтамперную характеристику, т. е. наряду с броском тока вызывает резкое падение напряжения на электродах. Искровой разряд является типичным электронным процессом. В момент пробоя межэлектродного пространства электроны, оторвавшись от катода, достигают анода. Через образовавшийся канал сквозной проводимости, окружённый ионами, проходит вся энергия, запасённая системой, создавая своим движением импульс тока. Возникающее при этом магнитное поле ещё более усиливает сжимающее действие и приводит в конечном итоге к тому, что громадные мощности, протекая через весьма узкие каналы сквозной проводимости, фокусирование обрушиваются на электрод-анод, вызывая его разрушение.

Бесконтактный способ, при котором замыкание цепи разрядного контура осуществляется путём пробоя, межэлектродного пространства и обработка материала производится без соприкосновения с ним (на расстоянии), имеет по сравнению с контактным способом обра-' ботки существенные преимущества: упрощается кинематическая схема станка за счёт исключения из неё одной движущейся системы и имеется возможность многократного увеличения скорости обработки. Последнее обусловливается тем, что скорость электроискровых работ пропорциональна частоте срабатывания контура. При бесконтактном способе частота отдельных срабатываний колебательного контура определяется не кинематической схемой станка, а скоростью подъёма напряжения на обкладках конденсатора до напряжения, обусловливающего пробой межэлектродного пространства; это напряжение и скорость обработки могут регулироваться в весьма широких пределах.

Точность изготовления отверстий. При сближении электрода-инструмента с электродом-изделием (фиг. 81) на определённое расстояние / градиент поля достигает такой величины, что происходит пробой межэлектродного пространства, заполненного жидкой средой. В результате этого импульса ИЗ тела анода Фиг. 81. Схема образования вырывается части- зазора при электроискровой

Работа ТЭП может осуществляться в следующих основных режимах: вакуумном, т. е. без заполнения внутреннего объема парами цезия; и в трех режимах с парами цезия — прямопролет-ном (квазивакуумном), диффузионном и дуговом. Результаты многочисленных экспериментальных исследований [44, 108, 111, 118, 130, 142, 144, 150, 151, 159] показывают, что наиболее перспективным и легко осуществимым является дуговой режим. При достаточно высокой температуре катода генерация ионов в межэлектродном пространстве происходит не только на поверхности катода, ко и во всем объеме межэлектродного пространства. Высокая электропроводность плазмы, образуемой в межэлектродном пространстве, позволяет значительно увеличить плотность тока, генерируемого ТЭП, и, следовательно, повысить удельную электрическую мощность ТЭП.

тока полностью определяется величиной и состоянием межэлектродного пространства, а ко второй — генераторы, вырабатывающие импульсы, параметры которых лишь частично зависят от величины и состояния межэлектродного пространства. В первую группу входят наиболее распространенные релаксационные генераторы, а во вторую — машинные и разобщенные генераторы импульсов.

Принципиальная схема электроимпульсной обработки приведена на рис. 223, б. Инструмент-электрод 3 и обрабатываемая деталь 4, между которыми поддерживается зазор, погружены в ванну 5 с диэлектрической жидкостью. Генератор импульсов / создает в рабочей зоне межэлектродного пространства редкие (400 имп/сек.), но мощные импульсы, обеспечивающие высокую производительность процесса— до 1500 мм3/мин.

Указанный процесс ограничения места распространения разряда заканчивается пробоем всей толщи межэлектродного пространства. При этом вещество, находящееся между электродами и только что бывшее диэлектриком, переходит в состояние проводника тока. Электроны, оторвавшиеся от катода в момент пробоя, -первыми из всех предшествующих без соударений достигают анода и через образовавшийся канал сквозной проводимости проходит весь запас энергии, сосредоточенный в системе, создавая своим движением импульс тока. Возникающее при этом магнитное поле, величина которого в степенной функции зависит от величины проходящего тока, еще более сжимает канал сквозной проходимости. Все это, в конечном итоге, приводит к тому, что громадные мощности, протекая через весьма узкие каналы сквозной проводимости, обрушиваются на второй электрод — анод. Если в системе имеются реактивные элементы или действует достаточный по мощности источник напряжения, создаются благоприятные условия для затягивания импульса во времени.

В ТЭГ величина межэлектродного пространства измеряется тысячными долями мм для устранения отрицательного пространственного заряда (0,05—0,015 мм), что технически трудно осуществимо в условиях высоких температур. В ТИГ отрицательный пространственный заряд нейтрализуется положительными ионами газа или пара и допускается величина межэлектродного пространства 0,1—1,0 мм.

Объема межэлектродного пространства, включая диафрагму, и

объема межэлектродного пространства, включая диафрагму, и снижает тем самым расход электроэнергии.

Ядерные термоэлектрические ПЭ представляют собой комбинацию ядерного источника тепла (реактора) и ТЭГ термоэлектрического, термоэмиссионного (чаще термоионного, ибо поддержание вакуума и малого межэлектродного расстояния технически трудно) или магнитогазодинамического типа. Все три варианта были в той или иной степени испытаны (в СССР: установка первого типа «Ромашка», второго — «Топаз»). Недостатком первых двух ТЭГ является их маломощность при большой тепловой мощности реакторов, а также относительно низкий КПД (10—15%) и некоторые др.

Изменение расстояния между электродами является основной причиной изменений емкости конденсаторов под действием облучения [104]. Изменение межэлектродного расстояния наиболее заметно в тех случаях, когда элементами конструкции конденсаторов являются радиационночув-ствительные, обычно органические, материалы. Давление, развивающееся при газовыделении, а также распухание (свеллинг) приводят к физическому искажению конденсатора и изменению межэлектродного расстояния. Опытных данных о влиянии излучения на диэлектрическую проницаемость диэлектриков, используемых в конденсаторах, мало, но изменение диэлектрической проницаемости,— по-видимому, эффект второго порядка, особенно для неорганических материалов. Другим эффектом второго порядка является изменение диэлектрической проницаемости вследствие разогрева диэлектрика в процессе у-облучения.

На рисунке 1.10 представлены стилизованные схемы прорастания канала пробоя для некоторых сочетаний расположения электродов и полярности импульса по результатам регистрации разрядных процессов на образцах органического стекла /12/. В наиболее общем случае процессы в промежутке можно описать следующим образом. Разрядный процесс в промежутке начинается с развития многочисленных "кистевых" разрядов по поверхности твердого тела с обоих электродов. По мере продвижения "кистевых" разрядов с их головок инициируются многочисленные каналы неполного пробоя в твердом теле, прорастающие с электродов навстречу друг другу. Финальная стадия процесса представляет собой смыкание каналов разряда в твердом теле, которое опережает по времени возможное при других условиях смыкание кистевых разрядов по поверхности. Отметим, что каналы неполного пробоя твердого тела формируются не непосредственно у точек соприкосновения электродов с материалом, а на некотором удалении от них. В приэлектродном пространстве существует как бы запрещенная зона сложной конфигурации, в пределах которой исключена возможность возникновения канала сквозного пробоя. Радиус этой зоны измеряется несколькими (2-4) миллиметрами. Точки внедрения канала сквозного пробоя менее всего располагаются по линии соединения электродов по кратчайшему расстоянию, зачастую расстояние между точками внедрения / больше межэлектродного расстояния /. Для гетерогенных пород отмечается избирательная приуроченность каналов пробоя к определенным минералам.

С увеличением межэлектродного расстояния h./Г однозначно

уменьшается. Это отражает отмечавшееся выше указание, что геометрия электрического поля оказывает влияние на прорастание разряда в твердом теле лишь только на начальном этапе процесса. При пробое уртита с увеличением межэлектродного расстояния от 10 до 40 мм h /Г

что близко к ожидаемой кубической степенной функции по (1.5). В функции межэлектродного расстояния объем разрушения можно оценивать по соотношению:

импульсного напряжения для реализации электроимпульсного процесса. Следующее приближение в определении функций Ч'(А), *F(t) с переходом от сравнения в.с.х. жидкости и твердого тела в равных промежутках перейти к сравнению в.с.х. границы раздела сред и эквивалентного промежутка в твердом теле по (1.46). Однако решение данной задачи в такой постановке осложнено следующим: во-первых, к настоящему времени нет общепринятого метода описания в.с.х. в свойственных технологии нестандартных разрядных промежутках, во-вторых, направление и длина пути разряда по поверхности твердого тела и в твердом теле подвержены значительным флуктуациям, зависят от многих факторов, в том числе от величины межэлектродного расстояния, структуры и текстуры материала.

По экспериментальным данным, для горных пород преобладающей тенденцией является повышение вероятности внедрения с ростом крутизны фронта импульсов напряжения и межэлектродного расстояния (рисунки 1.13 и 1.14). Вместе с тем у отдельных твердых диэлектриков после достижения максимума дальнейший рост крутизны импульса напряжения ведет к снижению вероятности внедрения. Снижение вероятности внедрения с уменьшением времени экспозиции напряжения отмечается и при воздействии прямоугольных импульсов с наносекундным фронтом в разрядных промежутках 10-15 мм (рис. 1.15), когда вероятность внедрения ys заметно ниже 100% и чувствительна к виду горной породы. Однако в промежутках более 20 мм при времени

Рис. 1.13. Зависимость вероятности внедрения от величины межэлектродного расстояния при пробое уртита (по данным И.А.Щеголева):

Предложены /4/ многообразные эмпирические соотношения, которые в частных случаях удовлетворительно описывают зависимость напряжения пробоя горных пород от основных контролируемых факторов воздействия: параметров импульсного напряжения, межэлектродного расстояния, вида жидкости или горной породы. В частности, на косоугольных импульсах напряжения в системе электродов острие-плоскость для горных пород применимы следующие соотношения:

Как правило, электроимпульсное дробление и измельчение осуществляется в технической воде, удельное сопротивление которой колеблется в широких пределах. Изменение проводимости среды, в которой происходит разрушение, как и геометрии электродов и межэлектродного расстояния, приводит к