способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда
Классы МПК: | H01J13/00 Газоразрядные приборы с жидкими катодами, например ионные выпрямители с парами металла - ртутные выпрямители |
Автор(ы): | Садовников А.А., Башкиров В.И., Байдаков С.Г. |
Патентообладатель(и): | Научно-производственное объединение "Гранат" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1990-06-25 публикация патента:
20.02.1996 |
Использование: изобретение относится к диагностике плазмы и газового разряда и может быть использовано для определения знака анодного падения потенциала в электрическом разряде униполярных электрических машин постоянного тока. Цель изобретения - расширение диапазона диагностирования за счет обеспечения возможности диагностирования разряда, горящего в сильных магнитных полях, в малых межэлектродных зазорах, в труднодоступных местах. Для достижения цели в способе диагностики, включающем замер падения потенциала между анодом и катодом, замер падения потенциала производят при двух включениях разряда при неизменных токе разряда и плотности электронов в нем, для каждого включения используют отдельный анод, причем аноды имеют разную работу выхода электрона, после чего производят сравнение двух величин падения потенциала согласно неравенству, приведенному в описании.
Формула изобретения
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНОДНОГО ПАДЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ДУГОВОГО ГАЗОВОГО РАЗРЯДА, включающий измерение падения потенциала разряда между катодом и анодом и сравнение измеренных значений, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности диагностирования разряда в сильных магнитных полях и в малых межэлектродных расстояниях в униполярных электрических машинах, измерение падения потенциала разряда производят при двух включениях разряда, при сохранении неизменными тока разряда и плотности электронов в нем, для каждого включения используют отдельный анод с разной работой выхода электронов, после чего производят сравнение этих двух величин падений потенциала разряда и определение знака анодного падения потенциала в соответствии с неравенством![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-22t.gif)
где
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-23t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-24t.gif)
Uа - анодное падение потенциала, В.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к диагностике плазмы и газового разряда. Область использования предлагаемого изобретения плазменные токосъемные устройства униполярных электрических машин постоянного тока, являющиеся дуговым электрическим разрядом, горящим в среде газов или парах металлов при давлениях рабочего тела 10-100 мм рт.ст. плотности тока 10-500 А/см2 и величине межэлектродного зазора менее 10 мм. Известен способ диагностики электрического разряда, включающий замер падения потенциала в электрической цепи, замер падения потенциала в проводнике и сравнение двух замеров [1] Разность этих двух замеров представляет собой падение потенциала между катодом и анодом электрического разряда. Недостатком этого способа является невозможность получения какой-либо информации о распространении падения потенциала в самом электрическом разряде. Этот недостаток устраняется в способе, выбранном в качестве прототипа (М. Ф. Жуков, Н.П. Козлов и др. Приэлектродные процессы в дуговых разрядах. Новосибирск, 1982, гл. 2.5.). Способ включает в себя замер падения потенциала между анодом и катодом, введение в разряд зонда, замер падения потенциала между зондом и катодом, замер падения потенциала между зондом и анодом. Два последних замера после соответствующего пересчета представляют собой модули катодного и анодного падений потенциала. Одну из наиболее важных характеристик разряда знак анодного падения потенциала в данном случае определяют при сравнении двух величин: суммарного U![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054188/931.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-2t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-3t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-4t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-5t.gif)
Такой вывод делается из предположения, что
U
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054188/931.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054013/177.gif)
при
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-6t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-7t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-8t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-9t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-10t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054084/981.gif)
U
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054188/931.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054188/931.gif)
UА анодное падение потенциала. Физический смысл предлагаемого способа заключается в следующем. Рабочий процесс на аноде, исходя из уравнения баланса токов на аноде:
ja= jxe
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054001/183.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-11t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-12t.gif)
Ua=
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-13t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-14t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-15t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-16t.gif)
где Uа анодное падение потенциала;
ja плотность тока на аноде;
jes плотность тока эмиссии;
jex, jix плотности токов хаотических электронного и ионного;
Te, Ti температуры электронов и ионов;
Та температура анода;
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054084/981.gif)
ne, ni концентрации электронов и ионов;
me, mi массы электрона и иона. Отсюда анодное падение потенциала пропорционально работе выхода электрона из материала анода. Так как je > ji, то при увеличении
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054084/981.gif)
U
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054188/931.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054013/177.gif)
Изменяя модуль анодного падения потенциала UА| при варьировании работой выхода
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054084/981.gif)
при
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054084/981.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-17t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-18t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-19t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-20t.gif)
![способ определения анодного падения потенциала дугового газового разряда, патент № 2054732](/images/patents/418/2054732/2054732-21t.gif)
Этот способ можно применять при любых внешних воздействиях на разряд, в труднодоступных местах, когда невозможно использовать известные способы диагностики, и особенно при малых зазорах между катодом и анодом. Использование данного способа таким образом расширяет диапазон диагностирования.
Класс H01J13/00 Газоразрядные приборы с жидкими катодами, например ионные выпрямители с парами металла - ртутные выпрямители