В предыдущих разделах была показана принципиальная возможность использования переменного магнитного поля для вращения ножки дуги переменного тока в плазмотронах с вихревой стабилизацией дуги. Соответствующая экспериментальная проверка проводилась на плазмо­троне 'Звезда”. Для этого в торце одного из электродов было уста­новлено окно из оргстекла, через которое проводили скоростную киносъемку процесса вращения ножки дуги.

Полученные фотографии показали, что при отсутствии магнитного поля, т. е. когда на ножку дуги действует только газовый вихрь, ее движение происходит скачкообразно. Интервал времени между двумя скачками колеблется в широких пределах и не связан с периодом пе­ременного тока. Рассматривая процесс поведения ножки дуги за до­статочно длинные промежутки времени, можно было сделать вывод, что перемещение ножки происходит преимущественно в направлении вра­щения газового вихря, при этом средняя частота вращения ножки со­ставила приблизительно 65 с V

Скачкообразное движение ножки можно объяснить тем, что скорость вращения вихря в области расположения ножки относительно мала (поскольку эта область отстоит достаточно далеко от места подачи газа). Поэтому смена положений ножки происходит, в основном, за счет электрических пробоев от столба дуги на стенку электрода. На некоторых фотографиях видны два и даже три светящихся канала, ко­торые, по-видимому, объясняются этими пробоями. В дальнейшем весь ток начинается протекать через один из каналов, а остальные рас­падаются.

Таким образом, вращение ножки дуги газовым вихрем не позволяет обеспечить высокую стойкость электродов, так как ножка остается неподвижной в течение достаточно больших промежутков времени (достигающих 0,01 с), что может приводить к расплавлению (возмож­но, и к уносу) материала в электродном пятне. Действительно, на первоначально гладкой поверхности электрода возникали значительные неровности, вызванные плавлением и последующим остыванием мате­риала при продолжительном горении дуги в одной точке. Очевидно, что подобное "разрыхление” поверхности электрода не обеспечивает большого ресурса работы.

Для магнитного вращения ножек дуг в плазмотроне "Звезда” был применен метод наложения полей. Фотографии последовательных по­

ложений ножки дуги в течение одного полупериода показали (как и следовало ожидать), что ножка имеет форму спирали. В начале по­лупериода ножка движется медленно, так как ток дуги и магнитное поле малы. Затем движение ускоряется, к середине полупериода скорость вращения достигает максимума, а затем снова уменьшается. При относительно сильном магнитном поле внутри электрода (Н =

= 800 А/см) средняя частота вращения составила 700 с *. При этом заметных следов воздействия дуги на поверхность электрода обна­ружено не было. Однако наложение такого магнитного поля привело к некоторому снижению температуры нагреваемого газа. Поэтому в дальнейшем напряженность магнитного поля снизили до = 300 А/см, что практически не повлияло на состояние поверхности электродов.

В заключение этого раздела отметим, что потребная напряженность магнитного поля должна определяться из теплового расчета элек­трода.