ИСТИНА

Доклад посвящен экспериментальному исследованию особенностей динамики опорных анодных пятен свободной воздушной дуги атмосферного давления и вылетающих с поверхности графитовых электродов макрочастиц. Процессы образования и перемещения опорных пятен дуг и эрозии электродов наиболее полно изучены в вакууме. Однако в дугах атмосферного давления эти процессы осложняются, в частности, взаимодействием летящих частиц и движущихся пятен с плотной воздушной средой. Проведенные в настоящей работе исследования основаны на диагностике и анализе осциллограмм тока и напряжения на разрядном промежуткеи визуализации разрядных процессов. Параметры видеосъемки: скорость – 1200-24000 к/с, экспозиция – 1-25 мкс. Обсуждаются эксперименты, проведенные на установке НИИ механики МГУ П-2000 в период времени 2009-2014 г., для разрядов между стержневыми электродами при токах до 400 А и межэлектродных промежутках до 6.5 см, как с внешним магнитным полем, так и без него. В проведенных экспериментах получены скорости макрочастиц в анодной струе ~ 10 м/с независимо от ориентации электродов по отношению к силе тяжести. Летящие частицы тормозятся катодной струей, останавливаются в ней, а затем сносятся ее потоком. Найдены и оценены режимы разряда с круговым движением опорного анодного пятна по торцевой поверхности электрода. Вращательное движение анодного пятна оказывает на плазму дуги центробежное воздействие, и может приводить к образованию винтовой структуры дугового шнура. Вращение струи вызывает соответствующую достаточно сильную вихревую закрутку воздуха вокруг анода. Типичные скорости перемещения анодных пятен в разряде без наложения внешнего магнитного поля ~ 10 м/с. При наложении магнитного поля возможно в зависимости от его направления, как убыстрение, так и замедление перемещения опорных анодных пятен. Прослежены треки довольно крупных (до 1 мм) частиц, летящих с поверхности анода в направлении катода, и их взаимодействие с катодной струёй. Обсуждаются способы стабилизации изученных авторами ранее колебаний ствола дуги в вертикальном направлении при горизонтально расположенных электродах, как с помощью наложения внешнего магнитного поля, так и инжекцией потока микрочастиц с анода. Работа выполнена при поддержке РФФИ (№14-01-00399).