Анализ современного состояния теоретических и практических положений

Введение

Актуальность темы.Дуговой разряд вызывает в ЭС искажение синусоидальности кривой напряжения, не симметрию и колебание напряжения, что может привести к критическим последствиям.

Исследование и моделирование электрической дуги является основным положением в электроаппаратостроении. Развитие современной науки и техники требует дальнейшего совершенствования защитной аппаратуры.

Электрическая дуга обладает сложной структурой, в соответствии с которой, в нем могут быть выделены зоны, по характеру преобладающих процессов, при этом установление связи между этими зонами остается достаточно сложной и неопределенной задачей. Изучение приэлектродных областей и столба электрической дуги, и установление связи между ними, позволяет получить основные характеристики электродугового разряда, требуемые для анализа высших гармоник.

Объект исследования.Модель электрической дуги.

Предмет исследования.Характеристики электродугового разряда: Rд,Iд,Uд.

Цель работы является: составление сравнительного анализа и выбор более точной модели электрической дуги для анализа высших гармоник, вырабатываемых в электрическую сеть нелинейной дуговой нагрузкой.

Основные задачи диссертационной работы связаны с разработкой решений проблем искажения синусоидальности кривой напряжения, не симметрии и колебание напряжения вызванный дуговым разрядом. Для этого необходимо:

1. Проведение анализа современного состояния теоретических и практических положений, связанной с методикой исследования дугового разряда.

2. Составление математического описания модели электрической дуги.

3. Совершенствование методик решения уравнений, позволяющих более полно описать математическую модель электрической дуги.

4. Моделирование электрической дуги, позволяющие получить более точные данные.

Методы исследования: При создании математической модели электрической дуги различной степени и точности широкое распространение получили методы с использованием ВАХ.

Параметры электрического режима и ВАХ дуги изменяются во времени по нормальному закону распределения плотностей вероятности. При анализе моделей электрической дуги используется параметры типичной динамической ВАХ математических ожиданий тока и напряжения дуги.

Достоверность и обоснованность полученных выводов подтверждается многократными проверками результатов эксперимента; непротиворечивостью экспериментальных результатов известным теоретическим положениям; корректной статистической обработкой данных.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1.Впервые производится сравнительный анализ характеристик дугового разряда, полученных экспериментальным методом в виртуальной лаборатории Matlab Simulink и на реальной лабораторной установке.

2.Получены новые вольтамперные характеристики дугового разряда.

Практическая значимостьработы:

1.Разработана более точная модель электрической дуги, для дальнейшего применения в электроаппаратостроении.

Апробация работы.Основные результаты работы докладывались на IV Всероссийской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов « Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов»,(Тольяти,2016); XI Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения»,(Казань,2015); XX Юбилейном аспирантско - магистерском научном семинаре, посвященному Дню энергетика,(Казань,2016).

Публикации.Содержание диссертации изложено в 6 публикациях: 1статья в единой базе данных научных работ Российской Федерации «РИНЦ».

Личный вклад соискателя.Модель была разработана, изготовлена и настроена лично соискателем. Автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментов.

Глава 1

Виды дугового разряда

Понятие дугового разряда охватывает несколько видов разряда, внешним признаком которых является низкое (порядка ионизационного потенциала) катодное падение потенциала.

В зависимости от давления газа в разрядном промежутке различают дугу при пониженном давлении и дугу при высоком и сверхвысоком давлениях. Они различаются главным образом физическими процессами в столбе разряда.

По виду эмиссии электронов из катода различают:

а) Дуга с независимым накалом катода имеет место в ряде промышленных приборов (газотроны, тиратроны и др.). Для нее характерны два режима горения: когда анодный ток меньше тока термоэлектронной эмиссии катода и когда (за счет дополнительного вырывания электронов из катода электрическим полем). При нормальном режиме горения катодное падение потенциала имеет величину порядка ионизационного потенциала газа и практически не зависит от тока . При катодное падение потенциала растет с ростом тока.

б) Термоэлектронная дуга имеет место при катодах из тугоплавких материалов. В результате разогрева катода ионной бомбардировкой на нем появляется раскаленное катодное пятно, являющееся источником электронов.

В табл. 1.1 приведены данные о процессах в катодном и анодном пятнах дуги.

Процессы в столбе термодуги аналогичны процессам в дугах другого вида и столбе тлеющего разряда.

в) Дуга с холодным катодом возникает при использовании в качестве катода легкоплавких металлов. Наиболее распространенным случаем дуги этого вида является дуга с ртутным катодом, горящая в парах ртути. Эмиссия электронов из ртутного катода концентрируется в одном или нескольких (в зависимости от величины тока) катодных пятнах. Плотность тока в элементарном катодном пятне достигает . При токах более 2-3 А образуется групповое пятно с плотностью тока . При токах более 30-50 А появляется несколько самостоятельных групповых пятен.

Выделение в катодном пятне энергии, приносимой из разряда ионами, приводит к интенсивному испарению ртути. В результате происходящего при этом повышения давления резко уменьшается длина свободного пробега электронов и ионное облако образуется на очень малых расстояниях от поверхности катода. Это обеспечивает при напряженность поля у поверхности катода порядка , достаточную для электростатической эмиссии электронов.

Таблица 1.1 Данные о процессах в катодном и анодном пятнах дуги.

Истинные температуры Тк и Та в катодном и анодном пятнах дуги, плотности тока на катоде jк и аноде ja, катодные и анодные падения потенциала в дуге при р = 100 000 Па.
Электроды	Газ
С-С С-С Сu-Сu Fe-Fe Ni-Ni W-W Al-Al Al-Al Zn-Zn	Воздух Na Воздух, N2 Воздух >> >> >> N2 Воздух	3500 3500 2200 2400 2400 3000 3400 2500 3000	4200 4000 2400 2600 2400 4200 3400 2500 3000	470 500 ~1000 000 Большая - - - - -	65 70 1000 - - - - - -	9-11 - 8-9 8-12 - - - - -	11-12 - 2-6 2-6 - - - - -

Математическая модель дуги

При создании математической модели электрической дуги различной степени и точности широкое распространение получили методы с использованием ВАХ.

Параметры электрического режима и ВАХ дуги изменяются во времени по нормальному закону распределения плотностей вероятности. При анализе моделей электрической дуги будем использовать параметры типичной динамической ВАХ математических ожиданий тока и напряжения дуги.

Математическое описание модели дугового разряда представим в виде:

где

Практический интерес предоставляют процессы отключения переменного тока КЗ в электрической цепи, содержащий индуктивность. (см. Рис 1.11.)

Рис 1.11. Схема простейшей цепи переменного тока с индуктивным сопротивлением.

В цепи переменного тока с индуктивным сопротивлением уравнение переходных процессов, выражающее закон ома для RL-цепи с дугой, имеет вид:

Здесь R-активное сопротивление L-индуктивность внешней цепи, и -ток и напряжение дуги, - фазное напряжение сети, - циклическая частота сети, - момент времени зажигания дуги, -время от момента прохождения напряжения сети через нуль до момента зажигания дуги на контактах. Уравнение при начальном условии

Где -ток дуги непосредственно после зажигания дуги на контактах, -сдвиг фаз между током и напряжением сети записываем в виде

Где -параметр интегрирования, в пределах от до .

Зависимость -сложна и меняется скачкообразно. Поэтому аппроксимировать одной непрерывной функции на всем временном интервале от момента возникновения до ее погасания затруднительно.

Характер изменения напряжения дуги задается среднестатистической кривой, полученный из многочисленных экспериментальных данных.

Рис. 1.12. Среднестатистическая кривая изменения напряжения дуги отключения во времени.

Этапы изменения напряжения дуги отключения:

1. -момент времени дугообразования;

2. -начало движения дуги по контактам ;

3. -момент времени перехода дуги с контактов на рога;

4. -естественный переход тока через ноль;

5. -начало вхождения дуги в дугогосительную среду;

6. , , -промежуточные моменты времени вхождения дуги в дугогосительную среду

7. -момент времени полного вхождения дуги в дугогосительную среду;

8. -момент времени гашения дуги.

Характерные точки среднестатистической кривой напряжения дуги:

1. -Период неподвижности дуги. Напряжение изменяется по линейному законуот до ;

2. -время движения дуги по контактам. Напряжение растет по линейному закону от до ;

3. -время перехода дуги с контактов на рога и движения по ней. Напряжение постоянно и равно ;

4. -время движения дуги по рогам. Напряжение постоянно и равно ;

5. -время вхождения дуги в дугогасительную среду. Напряжение изменяется по нелинейному закону от до ;

6. -время нахождения дуги в дугогасительнойсреде . Напряжение на дуге постоянно и равно ;

7. -время нахождения дуги на рогах и в дугогасительной среде;

8. -время гашения дуги.

Глава 2

Результаты моделирования

При расчетах уровней высших гармоник тока и напряжения использовались параметры схем замещения однофазной системы электроснабжения и с трансформатором мощностью 50 МВА. Модель ВАХ дуги была выбрана как получившая широкое распространение в моделирование дуговых разрядов и подробно исследована.

В работах показано, что для расчетов с использованием моделей ВАХ дуги необходимо применять вероятностные параметры. В расчетах вероятностные параметры динамической ВАХ приняты для периода горения дуги, когда ВАХ дуги нелинейна, а кривые тока и напряжения дуги максимально искажены. Результаты экспериментальных исследований искажений синусоидальности кривых напряжения и тока нелинейной дуговой нагрузкой, необходимые для сравнения с результатами расчетов.

На рис.2.5 представлен графики напряжения на дуге, напряжения на шинах НН трансформатора и тока дуги для Модели №1.

Рис. 2.5 График для Модели №1

В таблице 2.2 представлены полученные параметры для модели №1.

Таблица 2.2 Параметры Модели №1

Элемент	Параметры
Модель № 1	Uгаш=259,2В, С=1235кВт, D=24кА

На рис.2.6 представлен графики напряжения на дуге, напряжения на шинах НН трансформатора и тока дуги для Модели №2.

Рис. 2.6 График для Модели №2

В таблице 2.3 представлены полученные параметры для модели №2.

Таблица 2.3 Параметры Модели №2

Элемент	Параметры
Модель № 2	Uзаж=310,5В, RS1=25,87мОм, i1=12кА, Uгаш=259,2В, RS2=-0,741мОм, i2=81,2кА

На рис.2.7 представлен графики напряжения на дуге, напряжения на шинах НН трансформатора и тока дуги для Модели №3.

Рис. 2.7 График для Модели №3

В таблице 2.4 представлены полученные параметры для модели №3.

Таблица 2.4 Параметры Модели №3

Элемент	Параметры
Модель №3	Uзаж=310,5В, Uгаш=259,2В, Uстаб=285,4В RS1=25,87мОм, RS2=-0,741мОм, RS3=-0,39мОм

На рис. 2.8 представлен графики напряжения на дуге, напряжения на шинах НН трансформатора и тока дуги для Модели №4.

Рис. 2.8 График для Модели №4

В таблице 2.5 представлены полученные параметры для модели №4.

Таблица 2.5 Параметры Модели №4

Элемент	Параметры
Модель № 4	Uзаж=310,5В, Imax=100кА, Т1=0,01с, Т2=0,02с

Глава 3

Введение

Актуальность темы.Дуговой разряд вызывает в ЭС искажение синусоидальности кривой напряжения, не симметрию и колебание напряжения, что может привести к критическим последствиям.

Исследование и моделирование электрической дуги является основным положением в электроаппаратостроении. Развитие современной науки и техники требует дальнейшего совершенствования защитной аппаратуры.

Электрическая дуга обладает сложной структурой, в соответствии с которой, в нем могут быть выделены зоны, по характеру преобладающих процессов, при этом установление связи между этими зонами остается достаточно сложной и неопределенной задачей. Изучение приэлектродных областей и столба электрической дуги, и установление связи между ними, позволяет получить основные характеристики электродугового разряда, требуемые для анализа высших гармоник.

Объект исследования.Модель электрической дуги.

Предмет исследования.Характеристики электродугового разряда: Rд,Iд,Uд.

Цель работы является: составление сравнительного анализа и выбор более точной модели электрической дуги для анализа высших гармоник, вырабатываемых в электрическую сеть нелинейной дуговой нагрузкой.

Основные задачи диссертационной работы связаны с разработкой решений проблем искажения синусоидальности кривой напряжения, не симметрии и колебание напряжения вызванный дуговым разрядом. Для этого необходимо:

1. Проведение анализа современного состояния теоретических и практических положений, связанной с методикой исследования дугового разряда.

2. Составление математического описания модели электрической дуги.

3. Совершенствование методик решения уравнений, позволяющих более полно описать математическую модель электрической дуги.

4. Моделирование электрической дуги, позволяющие получить более точные данные.

Методы исследования: При создании математической модели электрической дуги различной степени и точности широкое распространение получили методы с использованием ВАХ.

Параметры электрического режима и ВАХ дуги изменяются во времени по нормальному закону распределения плотностей вероятности. При анализе моделей электрической дуги используется параметры типичной динамической ВАХ математических ожиданий тока и напряжения дуги.

Достоверность и обоснованность полученных выводов подтверждается многократными проверками результатов эксперимента; непротиворечивостью экспериментальных результатов известным теоретическим положениям; корректной статистической обработкой данных.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1.Впервые производится сравнительный анализ характеристик дугового разряда, полученных экспериментальным методом в виртуальной лаборатории Matlab Simulink и на реальной лабораторной установке.

2.Получены новые вольтамперные характеристики дугового разряда.

Практическая значимостьработы:

1.Разработана более точная модель электрической дуги, для дальнейшего применения в электроаппаратостроении.

Апробация работы.Основные результаты работы докладывались на IV Всероссийской научно-технической конференции студентов, магистрантов, аспирантов « Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов»,(Тольяти,2016); XI Международной молодежной научной конференции «Тинчуринские чтения»,(Казань,2015); XX Юбилейном аспирантско - магистерском научном семинаре, посвященному Дню энергетика,(Казань,2016).

Публикации.Содержание диссертации изложено в 6 публикациях: 1статья в единой базе данных научных работ Российской Федерации «РИНЦ».

Личный вклад соискателя.Модель была разработана, изготовлена и настроена лично соискателем. Автор принимал непосредственное участие в проведении экспериментов.

Глава 1

Анализ современного состояния теоретических и практических положений

1.1 Типы самостоятельных разрядов

В 1802 году В.Петровым был открыт дуговой разряд в виде электрической или вольтовой дуги. Электрическая дуга- это нелинейно изменяющаяся во времени электрическая нагрузка, оказывающая очень негативное влияние на качество электроэнергии в ЭЭС. В зависимости от условий различают следующие типы разряда: тлеющий, коронный, дуговой и искровой.

Тлеющий разряднаблюдается при пониженных давлениях газа (порядка 0,1 мм рт. ст.). Если к электродам, впаянным в стеклянную трубку, приложить постоянное напряжение в несколько сот вольт и затем постепенно откачивать воздух из трубки, то наблюдается следующее явление: при уменьшении давления газа в некоторый момент в трубке возникает разряд, имеющий вид светящегося шнура, соединяющего анод и катод трубки (рис. 1.1). При дальнейшем уменьшении давления этот шнур расширяется и заполняет все сечение трубки, а свечение вблизи катода ослабевает. Около катода образуется первое темное пространство 1, к которому прилегает ионный светящийся слой 2 (тлеющее свечение), который имеет резкую границу со стороны катода и постепенно исчезает со стороны анода. За тлеющим свечением наблюдается опять темный промежуток 3, называемый фарадеевым или вторым темным пространством. За ним лежит светящаяся область 4, простирающаяся до анода, или положительный столб.

Рис. 1.1 Тлеющий разряд

Особое значение в тлеющем разряде имеют только две его части — катодное темное пространство и тлеющее свечение(рис 1.2), в которых происходят основные процессы, поддерживающие разряд. Электроны, ионизирующие газ, возникают в результате фотоэмиссии с катода и столкновений положительных ионов с катодом трубки.

Толщина катодного слоя (КС) и его характерные времена весьма малы, поэтому он наиб. автономен и его свойства являются общими для большинства видов T. р. Наличие большого скачка потенциала на КС стационарного T. р. (200-400 В) обусловлено тем, что поле в КС должно обеспечивать интенсивную ионизацию и усиление ионного и электронного токов. Ширина КС d равна нескольким длинам ионизации электроном атомов или молекул газа. Если средняя плотность тока на катоде меньше величины нормальной плотности тока j_н, то TC покрывает, лишь часть катода. При увеличении тока площадь, занятая током, увеличивается пропорционально току, а напряжение на КС постоянно и равно нормальному катодному падению. Это важное свойство T. р. названно законом нормальной плотности тока. Гидродинамическая модель (Энгеля - Штеенбека) однородного вдоль катода КС постулирует, что величины U_н и j_н равны мин. напряжению и соответствующей ему плотности тока теоретической вольтамперной характеристики (BAX). Эта модель правильно описывает подобия законы, наблюдаемые экспериментально: j_н/p², pd_н, U_н зависят только от рода газа и материала катода. Однако количество совпадение теории с экспериментом носит скорее случайный характер. Постулат Энгеля - Штеенбека и закон нормальной плотности тока нашли подтверждение в рамках двумерных нестационарных гидродинамических уравнений, решённых численными методами (рис. 1.2).

Рис. 1.2. Распределение плотности тока на катоде втлеющем разряде в азоте (расчёт) при давлениир =5 тор, межэлектродном расстоянии 1 см;а- при токеI=0,75 mА,б- приI=1,5 mA.

Аналогичные явления имеют место на аноде T. р. Электроны, выходящие из плазмы ПС, ускоряются на скачке потенциала AC, как и вблизи катода, производят ионизацию газа. Однако здесь ионизация не столь сильна, но она необходима, т. к. эмиссия ионов с холодного анода отсутствует. В стационарном тлеющем разряде закон нормальной плотности тока проявляется в покоящемся газе, при отсутствии потока газа. Гидродинамическая модель плоского анодного слоя, учитывающая кинетические эффекты, объясняет законы подобия: j_н/p², U_н зависят только от рода газа. Неустойчивость плоского AC имеет теоретическое объяснение в рамках гидродинамических уравнений, в этом приближении структура стационарного анодного пятна определяется диффузией электронов.

Искровой разряд, часто наблюдаемый в природе, — молния. Молния — это разряд между двумя заряженными облаками или между облаком и землей. Носителями зарядов в облаках являются заряженные капельки воды или снежинки.

В лабораторных условиях искровой разряд можно получить, если постепенно увеличивать напряжение между двумя электродами, находящимися в атмосферном воздухе и имеющими такую форму, что электрическое поле между ними мало отличается от однородного. При некотором напряжении возникает электрическая искра. При этом искровой разряд с огромной быстротой пронизывает разрядный промежуток, гаснет и вновь возникает. Ярко светящийся изогнутый канал искры соединяет оба электрода и имеет сложное разветвление (рис. 1.3).

Рис. 1.3 Искровой разряд

Свечение в искре — результат интенсивных процессов ионизации. Звуковые эффекты, сопровождающие искру, порождаются повышением давления (до сотен атмосфер) вследствие нагревания газа (до 10⁵ °С) в местах прохождения разряда. Искра возникает в том случае, если напряженность электрического поля в газе достигает некоторой определенной величины, которая зависит от рода газа и его состояния.

Если, оставляя напряжение постоянным, уменьшить расстояние между электродами, то напряженность поля в газовом промежутке будет увеличиваться. При некотором ее значении произойдет искровой разряд. Чем выше будет приложенное напряжение, тем больше будет расстояние между электродами, при котором произойдет искровой разряд. Принцип действия искрового вольтметра — прибора для измерения очень высоких напряжений — основан как раз на этом явлении.

Коронный разряд наблюдается при сравнительно высоких давлениях газа (например, при атмосферном давлении) в резко неоднородном электрическом поле. Для получения значительной неоднородности поля электроды должны иметь резко различающиеся поверхности, т.е. один электрод — очень большую поверхность, а другой — очень малую. Так, например, коронный разряд можно легко получить, располагая тонкую проволоку внутри металлического цилиндра, радиус которого значительно больше радиуса проволоки.

Напряженность поля вблизи проволоки имеет наибольшее значение. Когда напряженность поля достигает значения Ε ≈ 3 МВ/м, между проволокой и цилиндром зажигается разряд, и в цепи появляется ток. При этом возле проволоки наблюдается свечение, имеющее вид оболочки или короны, окружающей проволоку, откуда и произошло название разряда.

Коронный разряд возникает как при отрицательном потенциале на проволоке (отрицательная корона), так и при положительном (положительная корона), а также при переменном напряжении между проволокой и цилиндром.

В природе коронный разряд возникает иногда под действием атмосферного электрического поля на ветках деревьев, верхушках мачт (так называемые огни святого Эльма). Коронный разряд может возникнуть на тонких проводах, находящихся под напряжением. Возникновением коронного разряда на остриях проводников объясняется действие громоотвода, защищающего здания и линии передач от ударов молнии.

Дуговой разряд можно наблюдать при следующих условиях: если после зажигания искрового разряда постепенно уменьшать сопротивление цепи, то сила тока в искре будет увеличиваться. Когда сопротивление цепи станет достаточно малым, возникнет новая форма газового разряда, называемого дуговым. При этом сила тока резко увеличивается, достигая десятков и сотен ампер, а напряжение на разрядном промежутке уменьшается до нескольких десятков вольт. Это показывает, что в разряде возникают новые процессы, сообщающие газу очень большую электропроводность.

В настоящее время электрическую дугу, горящую при атмосферном давлении, чаще всего получают между специальными угольными электродами. Наиболее горячим местом дуги является углубление, образующееся на положительном электроде и называемое кратером дуги. Его температура при атмосферном давлении около 4000 °С.

В зависимости от давления газа различают дугу низкого давления (Р<<1 атм.) и дугу высокого давления (Р≥1 атм). Дуговые разряды классифицируются по эмиссионным процессам на катоде, различают следующие основные типы дугового разряда:

• Дуга с термоэлектронной эмиссией, катод которой разогревается разрядом, а дуга является самоподдерживающейся. Самым простым примером здесь является дуга с вольфрамовыми электродами в азоте. Температура катода в такой дуге составляет около 2500 К, при этом термоэлектронная эмиссия примерно равна току в дуге.
• Дуга с термоэлектронной эмиссией, катод которой нагревается извне.
• Дуга с автоэлектронной эмиссией. Примером здесь является ртутная дуга. В разряде такого типа на катоде видно яркое пятно, передвигающееся по поверхности электрода. Плотность тока достигает огромных величин - до 10⁶ А/см².
• Металлическая дуга.

Дуговой разряд вызывает в ЭЭС искажение синусоидальности кривой напряжения, несимметрию и колебание напряжения. Для анализа высших гармоник, вырабатываемых в электрическую сеть нелинейной дуговой нагрузкой, необходимы точные модели электрической дуги. Так как горение дуги происходит случайным образом, получение точной модели дуговой нагрузки становится практически не возможным.

Виды дугового разряда

Понятие дугового разряда охватывает несколько видов разряда, внешним признаком которых является низкое (порядка ионизационного потенциала) катодное падение потенциала.

В зависимости от давления газа в разрядном промежутке различают дугу при пониженном давлении и дугу при высоком и сверхвысоком давлениях. Они различаются главным образом физическими процессами в столбе разряда.

По виду эмиссии электронов из катода различают:

а) Дуга с независимым накалом катода имеет место в ряде промышленных приборов (газотроны, тиратроны и др.). Для нее характерны два режима горения: когда анодный ток меньше тока термоэлектронной эмиссии катода и когда (за счет дополнительного вырывания электронов из катода электрическим полем). При нормальном режиме горения катодное падение потенциала имеет величину порядка ионизационного потенциала газа и практически не зависит от тока . При катодное падение потенциала растет с ростом тока.

б) Термоэлектронная дуга имеет место при катодах из тугоплавких материалов. В результате разогрева катода ионной бомбардировкой на нем появляется раскаленное катодное пятно, являющееся источником электронов.

В табл. 1.1 приведены данные о процессах в катодном и анодном пятнах дуги.

Процессы в столбе термодуги аналогичны процессам в дугах другого вида и столбе тлеющего разряда.

в) Дуга с холодным катодом возникает при использовании в качестве катода легкоплавких металлов. Наиболее распространенным случаем дуги этого вида является дуга с ртутным катодом, горящая в парах ртути. Эмиссия электронов из ртутного катода концентрируется в одном или нескольких (в зависимости от величины тока) катодных пятнах. Плотность тока в элементарном катодном пятне достигает . При токах более 2-3 А образуется групповое пятно с плотностью тока . При токах более 30-50 А появляется несколько самостоятельных групповых пятен.

Выделение в катодном пятне энергии, приносимой из разряда ионами, приводит к интенсивному испарению ртути. В результате происходящего при этом повышения давления резко уменьшается длина свободного пробега электронов и ионное облако образуется на очень малых расстояниях от поверхности катода. Это обеспечивает при напряженность поля у поверхности катода порядка , достаточную для электростатической эмиссии электронов.

Таблица 1.1 Данные о процессах в катодном и анодном пятнах дуги.

Истинные температуры Тк и Та в катодном и анодном пятнах дуги, плотности тока на катоде jк и аноде ja, катодные и анодные падения потенциала в дуге при р = 100 000 Па.
Электроды	Газ
С-С С-С Сu-Сu Fe-Fe Ni-Ni W-W Al-Al Al-Al Zn-Zn	Воздух Na Воздух, N2 Воздух >> >> >> N2 Воздух	3500 3500 2200 2400 2400 3000 3400 2500 3000	4200 4000 2400 2600 2400 4200 3400 2500 3000	470 500 ~1000 000 Большая - - - - -	65 70 1000 - - - - - -	9-11 - 8-9 8-12 - - - - -	11-12 - 2-6 2-6 - - - - -