Надежным способом гашения факельного разряда является кратковременное выключение высокочастотного напряжения, питающего разряд. Чтобы свести к минимуму негативные последствия такого выключения, необходимо максимально сократить интервал времени, в течение которого выключается напряжение. Ниже представлены результаты экспериментального определения времени восстановления электрической прочности воздуха в ВЧ поле после прохождения ВЧ разряда.
Факельный разряд на частоте 20 МГц возбуждался на вертикально расположенном стержневом электроде. Диаметр стержня — 8 мм, угол заточки конической вершины — 60o, материал — латунь. Применялись электроды двух типов: с водяным охлаждением и без охлаждения. Для получения начальных электронов электрод освещался ртутной лампой. Электрод располагался в камере размерами 50x50x70 см3, которую можно было продувать горизонтальным воздушным потоком со скоростью потока у электрода 5 м/с. ВЧ напряжение на электрод подавалось в виде прямоугольных радиоимпульсов. Длительность импульса и интервал времени между импульсами можно было плавно регулировать. Испытания проводились следующим образом. Касанием электрода проволочкой, насаженной на стержень из изоляционного материала, возбуждался факельный разряд, который по окончании импульса угасал, но при малом значении межимпульсной паузы с наступлением очередного импульса снова самопроизвольно зажигался. Амплитуду импульсов плавно уменьшали до тех пор, пока разряд с наступлением очередного импульса больше самопроизвольно не зажигался. Затем опыт повторяли при другом значении межимпульсного временного интервала. В результате были получены зависимости напряжения угасания разряда Um от длительности межимпульсного интервала. Испытания проводились при длительности радиоимпульсов 1, 5, 20 и 100 мс, в условиях вентиляции и без нее, как с охлажденным электродом, так и без искусственного охлаждения. Мощность, поглощаемая разрядом в импульсе, не превышала 300 Вт. Мощность оценивалась по длине канала с помощью графиков рис. 3-23. Мощность разряда была меньше при меньших значениях БЧ напряжения. Результаты измерений представлены на рис. 3-26 и 3-27. На оси абсцисс отложено время с момента прерывания разряда путем выключения напряжения, до нового включения (межимпульсная пауза). На оси ординат — напряжение Um и отношение
где Uн — пороговое напряжение самопроизвольного возникновения ВЧ разряда с данного электрода при питании его непрерывным ВЧ напряжением. Разные кривые соответствуют разной длительности импульса. Кривые дают максимальное значение напряжения, которое можно подать на разрядный промежуток после угасания разряда, не опасаясь его повторного возникновения.
Рис. 3-26. Восстановление электрической прочности воздуха после прохождения факельного разряда с охлаждаемого электрода. Длительность горения разряда: 1 — 1 мс, 2 — 5 мс, 3 — 20 мс, 4 — 100 мс, I — скорость продува 5 мс, II — без продува
Рис. 3-27. То же, что на рис. 3-26, для неохлажденного электрода
Из графиков видно, что при напряжении Um времена восстановления электрической прочности возрастают с увеличением длительности горения разряда до его выключения. Максимальное значение времени стопроцентного восстановления электрической прочности составляет 13 мс в случае охлаждаемого электрода без вентиляции разрядного промежутка (рис. 3-26). Под действием вентиляции при скорости продува 5 м/с времена восстановления сокращаются примерно вдвое. Под действием вентиляции увеличивается также напряжение угасания факельного разряда при непрерывном ВЧ напряжении (см. точки на оси ординат на рис. 3-26 и 3-27).
При этом надо учитывать, что под действием потока воздуха факел смещался с вершины электрода на подветренную сторону электрода. Времена восстановления при охлажденном и неохлажденном электродах различаются примерно в 1,5 раза. Измеренные времена весьма близки к временам восстановления электрической прочности газа после прохождения импульсного дугового разряда, приведенным в [6].
Снижение электрической прочности после прохождения дугового разряда, по Мику и Крэгсу [6], в миллисекундном диапазоне времен обусловлено нагревом газа. Электрическая прочность восстанавливается с охлаждением газа, либо отводом нагретого газа принудительной вентиляцией, либо конвекцией. Такое предположение позволяет качественно объяснить представленные в настоящей работе результаты о влиянии вентиляции и охлаждения.
