Capitolo 1 - Il Plasma ad arco
Sezione 11 - Stabilizzazione dell'arco

Una volta che l'arco pilota è stato forzato ad entrare dentro l'ugello anodico, la direzione della corrente elettrica deve deviare dall'asse della torcia, così da toccare l'ugello e richiudere il circuito.

L'esame sperimentale di ugelli usurati evidenzia il fatto che la maggiore asportazione di materiale interessa una zona limitata, compresa tra 1/4 ed 1/8 della lunghezza totale dell'orifizio anodico, fornendo la prova che questa è la zona in cui termina l'arco pilota o arco plasma ( FIG. 1 ).

Fig. 1 -

ZONA DI USURA UGELLO ANODICO

Modello di Jordan-King

Osservazioni fotografiche ad alta velocità di getti di plasma hanno permesso a due sperimentatori, Jordan e King , di dedurre un modello che spiega i fenomeni che avvengono nell'ugello.

La forza del campo magnetico associato al passaggio della corrente pilota spinge l'arco dentro l'ugello (effetto " pinch " di strizione magnetica), conferendo all'arco la forma particolare di un ripiegamento ad U tra anodo e catodo.

Fig. 1 - FASE INIZIALE - ARCO CORTO E MACCHIA ANODICA

In una prima fase, si forma un arco corto tra il catodo e un punto all'interno dell'ugello in Rame con formazione della macchia anodica.

Fig. 2 - FASE DI SPINTA - ARCO A FORMA DI FORCELLA

Appena formato, la corrente di gas plasma forza l'arco ad assumere una forma a forcella, mentre la macchia anodica rimane localizzata nel punto in cui era scoccato l'arco all'inizio del ciclo.

Fig. 3 - FASE FINALE - NUOVO ARCO CORTO

Per effetto della spinta assiale, la lunghezza della scarica aumenta finchè la tensione lungo l'arco è maggiore di quella necessaria per innescare un nuovo arco corto tra la colonna e l'ugello.

In questa fase finale, l'arco a forma di U si richiude sull'ugello, formando un nuovo arco corto; il processo si ripete così in continuazione.
Jordan e King hanno osservato una frequenza di ripetizione del fenomeno di circa 15 kHz, variabile a seconda delle condizioni operative, per un arco plasma in Azoto.