Межэлектродном пространстве

Вакуумные блокировки, рассчитанные на давление 10~4мм.рт.ст. и ниже, имеют очень высокие диэлектрические свойства, что позволяет прерывать ток при малом межэлектродном промежутке.

Электроэрозионная обработка использует расплавление и испарение малых порций металла импульсами электрической энергии, которые вырабатываются периодически специальными генераторами. Обработка ведется в жидкой среде, и развивающиеся в межэлектродном промежутке в момент прохождения разряда гидродинамические силы выбрасывают расплавленную порцию металла из зоны обработки. Это позволяет электроду постепенно внедряться в обрабатываемую заготовку, последняя присоединяется к тому полюсу, на котором выделяется больше тепла. Разряд, т. е, пробой межэлектродного промежутка, возникает каждый раз между наиболее сближенными точками анода и: катода. В результате каждого импульса на поверхности электродов образуются небольшие углубления, форма и размеры которых зависят от мощности импульса, его длительности и свойств обрабатываемого материала. Следует обратить внимание на то, что удаление материала происходит на обоих электродах (с заготовки и с инструмента). Разрушение электрода-инструмента (или износ) явление нежелательное не только потому, что на него затрачивается бесполезно энергия, но и из-за снижения точности обработки и экономичности процесса. Уменьшения износа электрода-инструмента добиваются выбором для их изготовления соответствующих материалов, применением униполярных импульсов, подключением электрода-инструмента к тому из полюсов источника тока, на котором его износ будет минимальным.

Продолжительность импульсов определяет не только температуру, развивающуюся в канале разряда, глубину распространения тепла в электроде, но и величину гидродинамических сил в межэлектродном промежутке, от которых зависит удаление продуктов эрозии из зоны обработки. Импульсы малой длительности (до десятков микросекунд) пригодны для обработки твердых сплавов и других тугоплавких материалов, большой продолжительности (до нескольких тысяч микросекунд) — для обработки стали и вообще материалов со сравнительно небольшой температурой плавления. Применение импульсов большой продолжительности при обработке твердых сплавов нежелательно не только из-за невысокой температуры в канале разряда, но и по той причине, что быстрое охлаждение твео-дого сплава при прогреве его на значительную глубину может вызвать термические напряжения и образование микротрещин. При большой продолжительности импульсов, когда преобладает не взрывное испарение металла, а происходит перевод ею в капельно-жидкое состояние, ухудшается выброс отходов из зоны обработки и,

Так, для рубиносодержащих пород месторождения Макар-Рузь оптимальная энергия импульса на уровне 590 Дж при межэлектродном промежутке S = 40 мм и 300 Дж при 5 = 20 мм (без обострения фронта импульсов).

Качество обработанной поверхности после электрохимической обработки зависит от следующих основных факторов: состояния поверхности заготовки; скорости и устойчивости движения электролита в межэлектродном промежутке и степени чистоты электролита; соответствия химического состава электролита физико-химическим параметрам обрабатываемого материала и режимов процесса. Грубо обработанные по-____^ верхности требуют под электрохимическую обработку большего припуска и наоборот.

Однако ряд работ, проведенный другими исследователями, показывает на прямопротивоположные результаты. Ответ на этот вопрос следует искать, по-видимому, в условиях проведения экспериментов, и, в частности, в значениях скоростей движения электролита в межэлектродном промежутке при проведении экспериментов.

3. Производительность электроискрового процесса определяется энергией единичного импульса, частотой следования импульсов, составом материала электродов, составом и состоянием среды в межэлектродном промежутке.

Срок службы, таким образом, не зависит от площади эмиттирующей поверхности А и однозначно определяется скоростью увеличения межэлектродного зазора R в результате разрушения углеродного волокна. Эту скорость можно определить, оценив величину ионной бомбардировки, связанную с числом ионов в межэлектродном промежутке. За одну секунду в промежутке катод—анод в слое dx в результате ударной ионизации образуется dNv ионов

Используя полученное выражение для количества ионов в межэлектродном промежутке, получаем средний поток ионов:

(10~9 мм рт. ст) пропорциональная зависимость L от р [176] теряет силу, так как, по-видимому, в разрушении катода увеличивается относительная роль высокоэнергетичных ионов, образующихся на аноде. В вакууме хуже, чем 10~5 мм рт. ст., данная зависимость также неприменима из-за возникновения газового разряда в межэлектродном промежутке.

В приведенной выше модели считается, что каждый ион попадает на торцевую поверхность углеродного волокна. Однако это далеко не так. Учет того факта, что не все ионы, образовавшиеся в межэлектродном промежутке, участвуют в формировании рабочей поверхности катода, приводит к рассогласованию с ранее проделанной оценкой на 1—2 порядка. В [183, 184] приводится начальная стадия этой работы.

Трансформаторы для трехфазной сварки имеют пониженное напряжение холостого хода, так как нет перерывов в горении дуги в межэлектродном пространстве. Поэтому у таких трансформаторов ио/ип = 1,2ч-1,25. Основные параметры выпускаемых источников питания дуги переменного тока приведены в табл. 25

ют электрофильтры. Конструктивно электрофильтр (рис. 19.4) представляет собой металлический или железобетонный корпус, внутри которого расположены пластинчатые элементы с развитой поверхностью, являющиеся осади-тельными электродами. Между ними установлены обычно стержневые коронирующие (генерирующие электроны) электроды. Коронирующие электроды соединены с отрицательным полюсом агрегата электропитания, дающего выпрямленный пульсирующий ток высокого напряжения (до 80 кВ). Осадительные электроды заземляются. Запыленный дымовой газ со скоростью 1,5—2 м/с движется в межэлектродном пространстве. У поверхности излучающего электрода происходит интенсивная ионизация газа, сопровождающаяся возникновением коронного разряда. Образующиеся в зоне короны газовые ионы различной полярности движутся под действием сил электрического поля к соответствующим разноименным электродам. Частицы золы, встречая на своем пути ионы, также заряжаются. Основное количество частиц осаждается на развитой поверхности осадительных электродов, меньшая часть попадает на коронирующие

В самостоятельном разряде начиная с токов выше нескольких микроампер наблюдается неравномерное распределение электрического поля в межэлектродном пространстве, состоящем из трех зон (рис. 2.6): катодной 1, анодной 2 и столба разряда 3. На электродах часто наблюдаются пятна — анодное А и катодное /С. Скачки потенциала UK и Ult обусловлены скоплениями пространственного заряда (рис. 2.7) и повышенным сопротивлением этих зон по сравнению со столбом. В длинной дуге можно отчетливо различить три указанные выше области, причем основные свойства столба мало зависят от процессов в катодной и анодной зонах. В связи с этим в дальнейшем отдельно рассмотрены явления в столбе дуги и в пограничных областях — катодной и анодной. Для коротких дуг, где влияние процессов, происходящих у одного РИС. 2.6. Зоны дугового разряда

Схема простейшего термоэмиссионного устройства показана на рис. 37-2. Преобразователь состоит из двух электродов: К — катода, нагреваемого от постороннего источника тепла до Г1«1400°К, и Л — анода, от которого отводится тепло холодному источнику при температуре 72«700°К. При TI^TZ электроны при высокой температуре катода начинают эмиссировать в межэлектродное пространство по направлению к аноду. Количество энергии выхода при эмиссии их с катода больше выделяемой при оседании электронов на холодном аноде. Эту разницу в энергии используют во внешней цепи и тем самым превращают тепло в электричество. Межэлектродное пространство играет в устройстве этого типа большое значение. Для увеличения количества тепла, превращаемого в электричество, в межэлектродном пространстве, создают вакуум, однако при этом в нем образуется пространственный заряд, т. е. скопление электронов, тормозящих их движение.

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.

вкладом энергии. При обычных условиях разряд при большом давлении неустойчив и сосредотачивается в одном канале, для получения же инверсии в большом объеме он должен существовать во всем межэлектродном пространстве.

В первых типах лазеров для этой цели использовались секционированные электроды с последовательно включенными сопротивлениями, однако потери энергии на сопротивлениях оказывались большими, разряд получался неоднородным, постоянная времени была велика. Позднее было установлено, что можно получить равномерный разряд, создав в межэлектродном пространстве предварительную ионизацию газа. Лазеры с предыонизацией газа получили название электроионизационных окг.

При использовании для предыонизации электронного пучка возникает затруднение со вводом пучка в межэлектродное пространство, где создаются затем основной разряд, приводящий к инверсии. Это вызвано тем, что электронные пучки создаются в камерах, где давление не превышает 10~5 мм рт. ст. , а в межэлектродном пространстве лазера давление выше атмосферного. Ввод пучка осуществляется через тонкую металлическую фольгу, разделяющую камеры высокого и низкого давления. Электроны предварительной ионизации должны при этом иметь энергию свыше 100 кэВ.

Если межэлектродный промежуток заполнен газообразной средой, то при приложении достаточной разности потенциалов могут быть созданы условия для получения электронами, находящимися в межэлектродном пространстве, громадных скоростей. Образовавшиеся от соударения с-летящими электронами ионы, масса которых на несколько порядков больше массы электронов, некоторое время задерживаются в месте их возникновения и, будучи положительно заряженными, создают большое радиальное давление, стремящееся сжать поток летящих электронов. Стриммер — головная часть электронной лавины — начинает сжиматься и отделяться от окружающего его пространства.

В установках с термоэмиссионными преобразователями тепла в электроэнергию целесообразность применения неводяных паров также вызвана высоким температурным уровнем рабочих процессов. Термочмисгия потока электронов возникает при нагреве металлов до температуры 1200—2000° С. Термоэмиссионные электрогенераторы разделяются на термоионные — ТИГ, когда пространство между катодом и анодом заполнено газом или паром и ионизированные пары являются носителями электрических зарядов, и термоэлектронные — ТЭГ, у которых в межэлектродном пространстве — вакуум.

В энергетическом балансе термоэмиссионного электрогенератора потери тепла лучеиспусканием невелики. Более значительны потери энергии, обусловленные возникновением пространственного (объемного) заряда в межэлектродном пространстве из электронов, не достигающих анода.