Доға бағанасы үшін энергия балансы дифференциалды түрде
ӛрнектеледі:
𝑗 ∙ 𝐸 = 𝜍 ∙ 𝐸
2
= 𝑑𝑖𝑣𝜆𝑔𝑟𝑎𝑑𝑇 + 𝜌𝐶
𝑝
∙ 𝑉 ∙ 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑇 + 𝑆 𝑇 + ⋯,
мұндағы λ – жылу ӛткізгіштік коэффициенті;
ρ – тығыздық, кг/м
3
;
C
p
– меншікті жылулық сыйымдылық;
V – жылдамдық, м/сек;
Т – температура, К;
S(Т) – сәулелендіру есебінен шығындалатын энергия үлесі.
Теңдіктің оң бӛлігіндегі бірінші мүше жылу ӛткізгіштікесебінен электр
доғалық бағанадан шығарылған энергия үлесін, екінші мүше конвекцияны,
үшінші мүше сәулелендіруді сипаттайды.
Осы теңдікті қарастырудан λ, ρ, С
р
және басқа факторларды ӛзгерте
отырып, доға параметрлерін j, Е және σ әсер етуге болатынын кӛруге болады.
Доғалық бағананың Ом заңының теңдігі сызықтық емес, ӛйткені біраз
жағдайларға, оның ішінде ток тығыздығына j байланысты болады.
Сондықтан доғаның вольтамперлік сипаттамасы E=f(J) сызықтық емес
және кернеулілік Е факторларына тәуелді болады.
Доғаның катодтық облысы. Доғаның болуына катодта және катод
айналасы облысында болатын процестер ӛте маңызды болады. Катодтық
кернеудің құлауы газдың табиғатына, күйіне және электродтың материалына
тәуелді болады. Атмосфера қысымы және қоршаған орта ауа болуы шартында
әртүрлі материалдар үшін кернеудің құлауы:
I
g
=2+20 А болғанда, Fe – 12+17 В, Кӛмір – 9+11 В;
I
g
=700+1200 А болғанда, Al – 8+14,5 В, Кӛмір – 6+8 В.
Катодтық облыстың ұзақтығы иондардың бос жүрісінің бірнеше
ұзындығымен салыстырылады.
Доғаның анодтық облысы. Анодтық кернеудің құлауы анодта оң
иондардың жетіспеушілігі есебінен теріс кеңістіктік зарядтың болуы себебінен
пайда болады. Анодтық кернеудің құлауының тәжірибелік зерттеулері келесі
мәліметтерді береді: кеңістіктік ұзақтық электронның еркін жүріп ӛткен
қашықтығының ұзындығымен ӛлшенеді. Әртүрлі материалдар үшін оның
шамасы:
I
g
=2+20 А болғанда, Fe – 4+10 В, Кӛмір – 11+12 В;
I
g
=700+1200 А болғанда, Al – 10+11 В, Кӛмір – 2-4 В.
Қоршаған орта - ауа, қысым – атмосфералық.
1. Тұрақты ток доғасының сипаттамалары.
Барлық бақылау уақыты кезеңінде барлық сипаттайтын параметрлері
тұрақты болғандағы электр доғаны стационарлық деп атайды. Шынайы
жағдайларда стационарлық доғаны байқау сирек кездеседі. Доғаның барлық
сипаттамалық параметрлерінің оның орташа шамаларынан ауытқуы барлық
бақылау уақыты кезеңінде аз шекте болғандағы электр доғаны стационарлық
деп атайды.
Стационарлық тәртіптерде доғаны сипаттайтын екі немесе бірнеше
параметрлерінің тәуелділігін доғаның статикалық сипаттамасы деп атайды.
Доғаны қоректендіру және доғаны технологиялық қолдану үшін таңдалатын
электр
қондырғылары
тұрғысынан
қарағанда
келесі
параметрлер
қызықтырады: ток I
д
, кернеу U
д
, катодтық және анодтық потенциалдың құлауы
U
а
және U
к
; доғаның бағанасының кернеуі және градиенті U
с
, E
с
; доғаның
қуаты P
д
, доғаның ұзындығына келтірілген меншікті қуат
𝑑𝑃д
𝑑𝑙д
, доғаның
ұзындығы l
д
.
Жоғарыда келтірілген параметрлер аралығында байланыс орнату
арқылы статикалық сипаттамалар тобын алуға болады. Кернеу және қуаттың
токтан және доға ұзындығынан тәуелділігі қызығушылық тудырады.
Кернеу және қуаттың токтан тәуелділігі 𝑈
д
= 𝑓
1
𝐼
д
; 𝑃
д
= 𝑓
3
𝐼
д
электр
қоректендіру
кӛзінің
және
балласттық
кедергінің
параметрлерін,
қондырғының тиімді жұмыс тәртібін таңдау үшін қолданылады.
Кернеу және қуаттың доға ұзындығынан тәуелділігі 𝑈
д
= 𝑓
2
𝐼
д
;
𝑃
д
= 𝑓
4
𝐼
д
электрондардың қозғалу механизмдерін және электрлік тәртіптің
автоматтық реттегіштерін есептеу және құрастыру үшін қолданылады.
Доғаның сипаттамалары кӛптеген параметрлердің күрделі функциялары
болып табылады. Олар электродтардың материалының және разрядтық
аралықты толтыратын газдың физикалық табиғатына, ток күшіне, доға және
сыртқы орта аралығындағы жылу алмасу заңының сыртқы электрлік және
магниттік ӛрістің болуына және шамасына және де басқа да кӛптеген
факторларға тәуелді болады.
Сондықтан
екі
немесе
үш
параметрлерді
байланыстыратын
тәуелділіктер осы шамалардың тек аз шектерде ӛзгеретінін кӛрсетеді.
Стационарлық электр доғасының болуының шарттары. Құлайтын
вольтамперлік сипаттамалы тұрақты ток доғасы, тізбекке оған бірізді қосымша
кедергі жалғанған болса ғана тұрақты жана алады (3.2 сурет). Сонда
қоректендіру кӛзінің кернеуі осы кедергіде және доғада кернеудің құлауының
қосындысы болып табылады:
𝑈
қк
= 𝐼 ∙ 𝑅 + 𝑈
д
+ 𝐿𝑑𝑡 𝑑𝑡 .
Стационарлық доға 𝐼 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡,
𝑑𝑡
𝑑𝑡
= 0 ӛрнекпен ӛрнектеледі:
𝑈
қк
= 𝐼 ∙ 𝑅 + 𝑈
д
.
Түзу (𝑈
қк
= 𝐼 ∙ 𝑅) А және В нүктелерінде доғаның сипаттамасымен
қиылысады (3.3 сурет), оларға I
A
және I
В
сәйкес келеді. Доға тек I
В
тогында
тұрақты жанады. А нүктесі доғаның тұрақты емес тәртібіне сәйкес келеді.
