Запорожец Издания
в зависимости от условии разряда применяют электроды различной конструкции, но, как правило, электрод состоит из двух частей: зажигающей и рабочей. Зажигающая часть связана с запасом активного вещества и служит для облегчения зажигания разряда и работы в период разгорания, особенно опасный в отношении распыления. После разгорания разряд переходит на рабочую часть электрода, более стойкую в отношении распыления. Рабочая часть электрода вследствие очень тяжелого теплового режима делается исключительно из вольфрама, имеющего наиболее высокую температуру плавления и малую скорость теплового распыления. Вольфрам часто применяется с активирующими присадками. В лампах ВД и СВД применяют катоды с запасом активного вещества, которое защищено от непосредственного воздействия разряда, но в то же время имеет возможность попадать на эмигрирующую поверхность катода путем испарения и диффузии. Достоинствами таких катодов являются возможность практически неограниченного возобновления эмигрирующего вещества на поверхности катода и защита активного вещества от действия ионной бомбардировки и перегрева. Существует много конструктивных решений подобных электродов. На рис. 9.12 представлены некоторые конструкции электродов этого типа для ртутных ламп ВД трубчатой формы на токи до 10-12 А. Электроды представляют собой керн из вольфрамовой проволоки, часто активированной (Th, Y), вокруг которого расположен так называемый радиатор (или муфта) большего диаметра. Обычно он представляет собой спираль или спирали из вольфрамовой проволоки. Некоторые распространенные формы спиралей показаны на рис. 9.12,а-е, позиция 2. Радиатор выполняет несколько функций: служит резервуаром Рис. 9.12. Электроды ртутных ламп высокого давления переменного тока трубчатой формы: J -сердечник (керн) из вольфрама (с присадками); 2 - покрывающие вольфрамовые спирали: 3 -оксидная паста; 4 -блок активирующего вещества для активатора, является зажигающей частью электрода и позволяет регулировать тепловой режим электрода. Активаторы применяют в виде пасты, заполняющей полости между витками спирали и керном (рис. 9.12,6-е, позиция 3) или иногда в виде спеченных блоков (трубочек) (рис. 9.12,а, позиция 4). Рабочей частью электрода служит выступающая часть керна, торец которой имеет форму плоскости с закругленными краями или полусферы. В послевоенные годы для ртутных ламп ВД широко применяли ториево-оксидные катоды, правда, сравнительно недолго. Лампы требовали для зажигания повышенного напряжения питания, особенно при пониженных температурах (до 270-300 В при -30 °С), вследствие чего приходилось применять повышающие автотрансформаторы. Кроме того, наблюдалось сильное почернение колб от распыления электродов. Электроды этого типа требовали для работы температуры КП 2200-2500 К и были весьма критичны к тепловому режиму. Температура электрода должна была быть такой, чтобы в области КП на вольфраме постоянно поддерживалась монопленка Th за счет равновесия скоростей диффузии тория к поверхности и его удаления. В 60-х годах были разработаны и стали применяться новые типы активаторов на основе соединений ЩЗМ, обеспечивающие более низкие напряжения зажигания ламп и существенно меньшее почернение колб. Их усовершенствование продолжается и по сей день. За рубежом, в качестве активатора для ламп типа ДРЛ (см. гл. 14) широко применяют сложные вольфраматы ЩЗМ, например Bai.gSro.zCaWOe [ф?»1,63 В; при Г=1630 К lgm»10~ г/(см2-с)]. Они обладают высокой эмиссионной способностью, более высокой температурой разложения, химически более стабильны к загрязнениям. Лампы с этими эмиттерами вследствие меньшего почеонения концов трубки имеют малый спад светового потока в процессе горения. По данным [18.6] добавление оксида иттрия дополнительно уменьшает спад светового потока. Рациональная, но более сложная конструкция электрода для ламп типа ДРЛ была предложена в [9.17] (рис. 9.12,(9). Зажигающая часть отнесена в дальнюю от разряда часть электрода. Она выполнена из более тонкой спирали. В качестве эмиттера использован цирконат бария, обеспечивающий малую работу выхода. Спираль основной части радиатора, служащей резервуаром эмиттера, изготовлена из вольфрамовой проволоки большего диаметра, а в качестве активатора использован более термостойкий оксид иттрия Y2O3. Электроды весьма хорошо зарекомендовали себя в работе при высокой тепловой нагрузке. Исключительно важное значение для хорошей работы электродов имеет правильный выбор их теплового режима. Наиболее 10 IjA Рис. 9.13. Экспериментальные зависимости размеров электродов заданной конструкции от силы тока для ртутного разряда ВД с эмиттером из смеси оксидов Ва, Sr, Са и Th при нескольких постоянных значениях температур в указанных на чертеже точках электрода важны: температура торца керна - место «привязки» дуги в рабочем режиме и температура наиболее нагретой части спирали- место привязки разряда в период разгорания. В рассмотренных конструкциях электродов регулирование теплового режима можно осуществлять выбором четырех параметров: диаметра керна, длины его выступающей части, диаметра и длины радиатора. Теоретические расчеты достаточно сложны и трудоемки. Поэтому пока размеры приходится подбирать эмпирически, используя теорию для качественной оценки влияния указанных параметров на распределение температуры. На рис. 9.13 приведены в качестве примера экспериментальные данные о зависимости температуры электрода определенной конструкции от его размеров и силы тока в ртутном разряде ВД (эмиттер - смесь оксидов Ва, Са, Sr и Th) [14.1]. Электроды натриевых ламп ВД. По конструкции они аналогичны электродам ртутных ламп ВД. В качестве эмиттера применяют большей частью сложные вольфраматы ЩЗМ (см. выше). В связи с малым диаметром разрядной трубки важное значение приобретает проблема уменьшения распыления электродов, особенно на стадии тлеющего разряда. В целях ускорения перехода тлеющего разряда в дуговой была предложена конструкция электрода, у которого в качестве внутренней спирали использована биспираль, поры которой заполнены эмитте- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 [ 113 ] 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239
|