Analysis of the thermal conductivity mechanism affecting on the plasma parameters in instability low current vacuum arc

• Autorzy: Pankaew Pattarakarn , Mungkung Narong , Arunrungrusmi Somchai , Tunlasakun Khanchai , Kasayapanand Nat , Poonthong Wittawat , Songruk Apidat , Siricharoenpanichi Anumut

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2024.09.37

Warianty tytułu

PL

Analiza mechanizmu przewodnictwa cieplnego wpływającego na parametry plazmy w niestabilnym łuku próżniowym o niskim natężeniu prądu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This analysis used the cathode spot model to describe the physical mechanism of the thermal conductivity effect on the instability phenomena. An analysis of stable arc current is performed by changing the thermal conductivity of copper by compound material. The minimum stability arc was found to be inversely proportional to the thermal conductivity. Low thermal conductivity is more critical in a more stable arc than a high thermal conductivity cathode material. The thermal conductivity is reduced to increase stable arc current by reducing reversed electrons from the plasma region. These results were similar to the obtained data, indicating that this analysis by the cathode spot model, which is used to investigate the thermal conductivity effect in low-current vacuum arc, may be valid for volatile materials.

PL

W analizie tej opisano fizyczny mechanizm wpływu przewodności cieplnej na zjawiska niestabilności za pomocą modelu plamki katodowej. Analizę stabilnego prądu łuku przeprowadza się poprzez zmianę przewodności cieplnej miedzi przez materiał złożony. Stwierdzono, że minimalny łuk stabilności jest odwrotnie proporcjonalny do przewodności cieplnej. Niska przewodność cieplna odgrywa ważną rolę w zapewnianiu większej stabilności łuku niż materiał katody o wysokiej przewodności cieplnej. Przewodność cieplna jest zmniejszona, aby zwiększyć stabilny prąd łuku przy redukcji odwróconych elektronów z obszaru plazmy. Wyniki te były podobne do uzyskanych danych, co wskazuje, że analiza za pomocą modelu plamki katodowej, który jest stosowany do badania wpływu przewodności cieplnej w niskoprądowym łuku próżniowym, może mieć zastosowanie w przypadku materiałów lotnych.

Słowa kluczowe

EN

cathode spot model; thermal conductivity; low current; stability arc; copper cathode

PL

model plamki katodowej; przewodność cieplna; niski prąd; łuk stabilności; katoda miedziana

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 100, nr 9
• Strony: 194--197
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Pankaew Pattarakarn

• King Mongkut’s University of Technology Thonburi (KMUTT),10140,Bangkok, Thailand

• https://orcid.org/0009-0001-2382-4702

autor

Mungkung Narong

• King Mongkut’s University of Technology Thonburi (KMUTT),10140,Bangkok, Thailand

• https://orcid.org/0000-0001-7413-8502

autor

Arunrungrusmi Somchai

• King Mongkut’s University of Technology Thonburi (KMUTT),10140,Bangkok, Thailand

• https://orcid.org/0000-0002-7946-0792

autor

Tunlasakun Khanchai

• King Mongkut’s University of Technology Thonburi (KMUTT),10140,Bangkok, Thailand

• https://orcid.org/0000-0003-4211-9344

autor

Kasayapanand Nat

• King Mongkut’s University of Technology Thonburi (KMUTT),10140,Bangkok, Thailand

• https://orcid.org/0000-0001-8581-5767

autor

Poonthong Wittawat

• King Mongkut’s University of Technology Thonburi (KMUTT),10140,Bangkok, Thailand

• https://orcid.org/0000-0003-1157-4600

autor

Songruk Apidat

• King Mongkut’s University of Technology Thonburi (KMUTT),10140,Bangkok, Thailand

• https://orcid.org/0000-0002-4655-5437

autor

Siricharoenpanichi Anumut

• Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Srinakharinwirot University, 26120, Nakhon Nayok, Thailand

Bibliografia

• [1] G. Eker, “Theoretical aspects of the vacuum arc,” in Vacuum Arcs: Theory and Application, J.M. Lafferty, Ed. New York : Jhon Wiley and Sons, (1980), 265-268
• [2] I.I.Beilis：“Analysis of the cathode spot in a vacuum arc”, Sov.Phys., 19(1974), 251-257
• [3] N. Kamata, N. Mungkung, H. Kinoshita, and T. Yuji, “Analysis of Instability Phenomena at Current Interruption in Vacuum Arc Discharge Compared with Silver or Copper Electrode,” IEEE Trans. Plasma Sci.,47(2019), 1774-1780
• [4] S. Suzuki, T.Okumi and O.Morimiya, Measurement of Instability initiation current in vacuumarc,” Japanese J. App Phy, 27(1988), 157-158 A.
• [5] H.S.Carslow and J.C.Jaeger, Conduction of Heat in solids. New York: Oxford, (1959), 214-217
• [6] Seasaensui, S. Arunrungrusmi, W. Poonthong, N. Mungkung, N. Thungsuk, H. Kinoshita, and T. Yuji, “Numerical and Experimental Investigation of the Thermal Conductivity Affecting on Current Chopping and Transient Recovery Voltage in Low Current Vacuum Arc for Ag-Pd Compound Cathode Using Cathode Spot Model”, International Review of Electrical Engineering (I.R.E.E.), 17(2022), 76-88
• [7] I. I. Beilis, “Transient cathode spot operation at a microprotrusion in a vacuum arc,” IEEE Trans. Plasma Sci., 35(2019), 966-972 J.E.
• [8] V. Nemchinsky, “What Heats the Cathode Spot of a Vacuum Arc,” IEEE Trans. Plasma Sci., 48(2020), 2571-2576
• [9] Daalder :“Cathode Physica”,104C(1981), 91-106 Spots and Vacuum Arcs
• [10] Miller, H.C.,“ Vacuum Arcs, “ IEEE Transactions on Plasma Science, 51(2023),1585-1594
• [11] Beilis, I.I.,“ Plasma and Spot Phenomena in Electrical Arcs,“ s 1 and 2., Springer Nature Switzerland AG, Basel, Switzerland
• [12] Zhang, X., Wang, L., Jia, S., Shmelev, D.L.,“Modeling of cathode spot crater formation and development in vacuum arc, Journal of Physics D: Applied Physics, 50(2017)
• [13] Wang, L., Zhang, X., Li, J., Luo, M., Jia, S.,“Study of cathode spot crater and droplet formation in a vacuum arc”, Journal of Physics D: Applied Physics, 54(2021)

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2025).