Изучению скорости v электрической дуги, движущейся под дейст­вием магнитного поля, посвящено достаточно большое число работ. Измеряли также напряжение на дуге. Удалось выявить основные зави­симости и и U от силы тока, напряженности магнитного поля и рас­стояния между электродами. Однако объяснение некоторых зависи­мостей недостаточно удовлетворительно. Кроме того, исследования проводились только при атмосферном давлении.

На рис. 3.6 приведены результаты измерения скорости движения дуги при различных значениях силы тока и напряженности магнитного поля при постоянных расстоянии между электронами / = 20 мм и дав­лении р = 0,1 МПа. Очевидно, что скорость дуги растет с увеличе­нием как силы тока, так и напряженности магнитного поля, поскольку движущая сила определяется произведением

НІН = С. - Щ— d. d 2

Однако зависимости скорости от / и Н неидентичны. Напряженность магнитного поля значительно сильнее влияет на скорость движения дуги, чем сила тока. Это связано с различным влиянием / и Н на поперечный размер дуги d, которым определяется аэродинамическое сопротивление столба дуги. Экспериментальные зависимости, приве­денные на рис. 3.3 и 3.4, показывают, что поперечный размер дуги

висимости

растет с увеличением силы тока и уменьшается с ростом напряжен­ности магнитного поля и давления.

На рис. 3.7 приведено изменение напряжения на дуге в зависи­мости от напряженности магнитного поля при двух значениях силы тока. В нашем случае также заметно некоторое падение U с ростом силы тока. Влияние напряженности магнитного поля проявляется более отчетливо. Рост напряжения при увеличении Н связан с возрастанием скорости движения дуги и, следовательно, с интенсификацией тепло­обмена между столбом дуги и обтекающим газом.

Приведенная на рис. 3.8 зависимость показывает достаточно сильное снижение скорости дуги при увеличении давления, что свя­зано с повышением аэродинамического сопротивления в результате роста плотности среды, в которой движется дуга. Увеличение дав­ления приводит к возрастанию напряжения на дуге, что видно из рассмотрения экспериментальных данных, приведенных на рис. 3.9.

При уменьшении расстояния между электродами с 15 до 3 мм при постоянном давлении 1,0 МПа (см. рис. 3.8) получено сильное (почти

V, м/с

в 2 раза) увеличение скорости движения дуги. Еще более ясное представление о зависимости скорости дуги от межэлектродного рас­стояния дает рис. 3.10. О. Б. Брон объясняет такой характер зави­симости v от I возможным расщеплением столба дуги на отдельные каналы при увеличении длины дуги. Такое объяснение нам кажется неудовлетворительным, так как при фотографировании, выполненном Хессе, расщепление дуги не отмечено. Можно предложить другое объ­яснение зависимости скорости движения дуги от расстояния между электродами.

Рис. 3.10. Зависимость скорости двнже

ния дуги от расстояния между электро
дами:

Н « 900 А/см; / « 400 А;

О — р * 0,1 МПа; А — р * 10 МПа

В рассматриваемых нами диапазонах изменения параметров /, Н и р поперечный размер дуги d изменяется от 1,5 до 8 мм. При расстоя­ниях между электродами, существенно больших размера d. скорость движения дуги определяется поперечным размером дуги и она обте­кается, как цилиндрическое тело. Уменьшение расстояния между элек­тродами приводит к пространственному обтеканию дуги и уменьшению коэффициента сопротивления, отчего скорость увеличивается. Умень­шение расстояния между электродами, по-видимому, приводит и к уменьшению поперечного размера дуги, что также способствует уве­личению скорости.

Приведенная на рис. 3.11 экспериментальная зависимость пока­зывает, что при изменении расстояния между электродами меняется значение средней величины напряженности электрического поля. Такое поведение зависимости U = </>(/) говорит о том, что в приэлектродных областях столба дуги напряженность электрического поля больше, чем в столбе дуги, удаленном от электродов.

Ранее предпринимались попытки построить простые степенные за­висимости скорости дуги от силы тока, напряженности магнитного

3.11. Зависимость напряжения на от расстояния между электродами прн Н = 900 А/см; I - 400 А:

О - р = 0. 1 МПа; А - р = 10 МПа
поля и плотности окружающего газа, однако они не дали удовлетво­рительных результатов. Основным препятствием на этом пути являются сложные зависимости v и U от длины дуги.