Поверхности электродов

Согласно [1.4] рационален заряд АБ прерывистым током, а особенно хорошие результаты дает заряд асимметричным током. Последний является переменным током с различными амплитудами (и полупериодами) в противоположных направлениях. Такой способ обеспечивает равномерное объемное распределение концентрации электролита, включая область пор внутри активной массы, поскольку фронт диффузии не успевает удалиться на заметное расстояние от поверхности электрода при периодическом изменении направлений тока. В результате достигается увеличение ц^ на 10—-15% и сокращение t.t на 10—15% (по сравнению с параметрами, получаемыми при заряде на постоянном токе), а также повышение ресурса А Б.

Если не учитывать малую индуктивность L, , и исключить из анализа емкость С,, то при заряде АБ от источника питания большой мощности (с пренебрежимо малым внутренним сопротивлением) или при разряде АБ на сопротивление RH установившееся значение тока должно быть достигнуто теоретически мгновенно. Однако если учесть особенности эффектов электрохимической реакции (диффузию ионов, изменение концентрации электролита в порах электродов и др.) посредством эквивалентной емкости С.„ то значение тс может возрасти на несколько порядков. В этом случае остается справедливым изложенный методический подход к анализу динамики АБ на основе схемы замещения. В АБ двойной слой электрических зарядов на поверхности электрода может существенно увеличить значение С, подобно тому, как это имеет место в компактных конденсаторах большой емкости, исследованных в последние годы [3.6]. Как указывалось, учет Сэ и тс целесообразен на начальной стадии переходных процессов, которая протекает достаточно быстро. Особенно важно отметить, что учет Сэ необходим при анализе разряда АБ на нагрузку типа широтно-импульсного преобразователя (ШИП). Если ШИП выполнен на транзисторах, то переходные процессы определяются частотой прямоугольных импульсов порядка 103—10* Гц. Учет С, требуется также при анализе разряда АБ через высокочастотный транзисторный инвертор ( 1.23). При наличии в инверторе моста из диодов, шунтирующих транзисторы, через АБ протекают обратные токи высокой частоты и С, существенно влияет на переходные процессы.

( 5-6), представляющей собой сосуд У, в стенки которого вмонтированы электроды 2. Сосуд должен быть изготовлен из материала, который, с одной стороны, не растворяется в жидких электроизоляционных материалах, т. е. в испытуемых жидкостях, а с другой стороны, не влияет на испытуемые жидкости. Для этой цели пригодны электроизоляционные стекло и пластмасса, кварц. Электроды выполняют из латуни в виде сферы радиусом 25 мм. Они должны быть смонтированы так, чтобы их оси располагались на одной прямой, параллельной нижней поверхности испытательной ячейки. Зазор между электродами составляет (2,5 ±0,05) мм. Глубина погружения электрода в испытуемую жидкость должна быть не менее 40 мм, а расстояние от поверхности электрода до стенок сосуда — не менее 12 мм. Конструкция ячейки должна предусматривать возможность ее легкой разборки и извлечения электродов для чистки и полировки.

между электродом и стенкой кристаллизатора был больше длины дуги. Следовательно, надо работать на коротких дугах, тем более что увеличение длины дуги мало сказывается на увеличении выделяемой мощности как из-за малого градиента потенциала в столбе дуги, так и из-за увеличения тепловых потерь при ее удлинении. Но слишком короткая дуга приводит к пульсациям тока, так как через дугу проходят, падая в ванну, капли расплавленного металла электрода, вызывающие короткие замыкания при чересчур короткой дуге. Поэтому обычно работают на дугах длиной 3—5 см. При существенном удлинении дуги количество катодных пятен на боковой поверхности электрода увеличивается, зазор между ним и кристаллизатором начинает светиться (так называемая ионизация), что может привести к электрическому пробою и появлению дуги между электродом и стенкой кристаллизатора. Опасность этого явления заключается в проплавлении стенки кристаллизатора и попадании воды на расплавленный металл. При плавлении стали это сравнительно безопасно (при наличии предохранительных клапанов в стенках камеры печи), но при плавлении титана, который в расплавленном состоянии реагирует с водой и образует гремучий газ, это опасно, так как может произойти его взрыв. Поэтому ВДП для плавления титана помещают в стальной или бетонный кожух (бокс), а наблюдение за дугой ведут извне с помощью перископа или телевизионной установки. Для ликвидации ионизации или боковой дуги достаточно опустить электрод до короткого замыкания со слитком и затем вновь зажечь дугу.

Температура в ядре сварной точки обычно несколько превосходит температуру плавления металла. Диаметр расплавленного ядра определяет диаметр сварной точки, обычно равный диаметру контактной поверхности электрода.

Одним из факторов, позволяющих ПОВЫСИТЬ ПрОИЗВО-дительность процесса, является принудительное удаление продуктов эрозии из межэлектродного пространства, что особенно важно, если поверхности электрода-инструмента и изделия велики. Этого можно достигнуть усиленным нагнетанием рабочей жидкости в межэлектродный зазор, сообщением вибрации одному из элек-тэодов или быстрым перемещением электродов относительно друг друга, например быстрым вращением одного или обоих электродов.

На 10.6 представлена типичная конфигурация плазменных потоков в различных условиях. Потоки выходят перпендикулярно поверхности электрода. Два потока, столкнувшись друг с другом, дают расплывчатое «облако» ( 10,6,5, в, д, ж); поток отражается от поверхности под углом, соответствующим углу падения ( 10.6,0); путь для тока между участками потоков образуется обычным столбом дуги ( 10.6.г, е); сужение столба дуги в узких изоляционных отверстиях ведет к образованию потоков плазмы ( 10.6,ж).

Несимметрия электрического поля изоляционных конструкций на расстояниях от высоковольтных электродов, соответствующих длине стримерной зоны, приводит к различию стримерной зоны вблизи различных точек поверхности электрода: наибольшая ее длина соответствует поверхности высоковольтного электрода, обращенной в сторону земли или второго электрода с зарядом противоположного знака. Применение электродов, вся поверхность которых удовлетворяет условию равенства длины стримерной зоны, позволяет существенно увеличить критический заряд, соответствующий 50% -ному разрядному напряжению, при относительно небольшом увеличении эквивалентной емкости. Это приводит к значительному увеличению разрядных напряжений.

где h — расстояние между электродами; г — радиус поверхности электрода наибольшей кривизны.

В растворе вблизи заряженной поверхности электрода скапливаются ионы, имеющие заряд, противоположный по знаку заряду поверхности. Поэтому образуется «двойной электрический слой» ( 2), напоминающий по схеме конденсатор, у которого одна обкладка — поверхность металла, а вторая — слой ионов, находящихся в растворе вблизи поверхности электрода. Разность потенциалов между обкладками конденсатора и представляет собой так называемый «электродный потенциал». Потенциал металлического электрода зависит от свойств металла, концентрации раствора, температуры и валентности ионов.

где ф — равновесный потенциал; ф0 — постоянная величина для данного металла, называемая «стандартным потенциалом»; п — число электронов, остающихся на поверхности электрода после перехода иона металла в раствор; [ок] — концентрация компонента, находящегося з окисленном состоянии; [вое] — концентрация компонента, находящегося в восстановленном состоянии.

энергия сварочного импульса, усилие сжатия электродов, сечение и состояние поверхности электродов, форма импульса сварочного тока. Форма импульса сварочного тока и длительность его протекания зависят от емкости сварочных конденсаторов С, напряжения их зарядки U, коэффициента трансформации /Ст, индуктивности L и суммарного активного сопротивления контура Rz- В зависимости от соотношения параметров разрядного контура наблюдаются три формы импульсов сварочного тока ( 8.8). Рабочей является апериодическая форма тока. При переходе в колебательный режим процесс становится неустойчивым и требует регулировки параметрами /(т и С. Производительность процесса зависит от постоянных времени заряда и разряда конденсаторов.

прижаты к мембране /. Контактирующие с ИОМ поверхности электродов А ц К покрыты активирующими каталитическими слоями металла. Принцип действия данного ТЭ состоит в следующем.

Характерным параметром ЭХГ служит геометрическая плотность тока (на единицу кажущейся поверхности электродов). В современных ТЭ ее значение составляет ./^0,1-н0,2 А/см2, причем более высокие значения J допускаются при кратковременных режимах.

Согласно указанным выше видам поляризации на 1.3. и представлена эквивалентная электрическая схема замещения ТЭ. Здесь Г,л емкость двух электродов, разделенных электролитом: Г,, общая емкость пары двойных слоев зарядов на поверхности электродов, которая учитывает

При разомкнутой внешней цепи обмен электрическими зарядами между электродами не происходит. Вблизи поверхности электродов (на границе раздела «твердый электрод --жидкий электролит») идут промежуточные реакции окисления и восстановления химических веществ с отдачей электронов и образованием ионов. Недостаток электронов на одном электроде приводит к появлению на нем положительного заряда, избыток электронов на другом электроде обусловливает его отрицательный заряд. Образуется разность электрических потенциалов, которая при разомкнутой цепи нагрузки равна ЭДС АБ.

Последовательное включение % элементарных А Б позволяет получить заданное напряжение АБ U = ai:i'-> (здесь 6, напряжение на каждом элементе АБ). Необходимый ток / обусловливается соответствующими размерами пластин (площадью электродов). В современных АБ плотность тока, рассчитанная на единицу геометрической (кажущейся) поверхности электродов St. составляет У--'XI -ь 1,0 А/см2 в зависимости от длительности разрядного режима (более высокие значения J относятся к кратковременным разрядам). Заметим, что в действительности с учетом пористого с i роения активною вещества электродов они имени чначителыю более развитую поверхность 5, поэтому реально значение / будет па несколько порядков меньше (.S».V,).

Удельное объемное сопротивление р0 жидких диэлектриков определяют на образдах (пробах) объемом не менее 50 см3, число проб — не менее двух. Испытуемую жидкость заливают в измерительную ячейку — специальный металлический сосуд с электродами, которые обычно изготовляются из нержавеющей стали. Рабочие поверхности электродов должны иметь покрытие из никеля, хрома или серебра с гладкой поверхностью. Измерительная ячейка представляет собой трехэлектродную систему. При плоских электродах ( 1-10, а) высоковольтный электрод 5 выполняется в виде тарелки с плоским дном. На бортики этого электрода опирается изоляционный элемент 4 кольцевой формы. Изоляционный элемент выполняется из плавленого кварца или фторопласта-4. На нем закреплен винтами охранный кольцевой электрод 2. Во внутреннюю выточку охранного электрода входит изоляционное кольцо 3, несущее центральный измерительный электрод /. Все электроды снабжены зажимами 6 для соединения с измерительной цепью.

Величина тока, протекающего через нагрузочный резистор, пропорциональна проводимости разрядного промежутка, которая зависит^ от числа свободных электронов и ионов, определяемого интенсивностью внешних ионизирующих излучений. Однако даже при относительно большой поверхности электродов ионизационной камеры выходной ток в режиме насыщения не превышает 10~12 -ь 10~8 а, поэтому для измерения интенсивности радиоактивных излучений измерительный прибор соединяют с ионизационной камерой через электронный усилитель.

В полупроводниковом приборостроении применяют только электроискровую обработку ( 1.10), сущность которой состоит в следующем. Пластину полупроводника (анод) 3 и инструмент (катод) 2 помещают в ванну с диэлектрической жидкостью и включают в цепь электрического колебательного контура. При подаче на электроды импульсного напряжения между ними возбуждается искровой разряд, длительность которого может регулироваться изменением постоянной времени цепи разряда конденсатора С и обычно составляет 10"6 — 10"г с; энергия импульса может меняться от 0,1 до 5 — 6 Дж. Механизм разрушения (эрозии) в искровом разряде состоит в том, что на поверхности электродов под воздействием ионных и электронных потоков образуются участки, в зоне которых поверхность электродов разогревается до температуры кипения материала. В результате кипения происходит выброс материала в виде капель расплава или паров. Погружение электродов в диэлектрическую жидкость способствует концентрации энергии разряда и увеличению эффекта электрической эрозии.

через нее, увеличивается, так как все большее количество свободных электронов и ионов, образующихся, например, при космическом облучении, достигает поверхности электродов. При ьапряжении в несколько вольт (точка а) уже все носители зарядов участвуют

Считают, что плазменные потоки вызываются высокими скоростями испарения металла с электродов. Благодаря испарению металла у поверхности электродов создается высокое давление паров. Скорости струй пара равны до 105—106 см/с. Испарение металла электродов не является единственной причиной возникновения плазменных потоков. Установлено, что плазменные потоки вызываются также силами сжатия, которыми действует на дугу ее собственное магнитное поле. В общем случае при всяком изменении диаметра электрической дуги возникают повышенное давление в месте сужения (пинч-эффект) и градиент давления в направлении от места сужения к более широкому месту канала.