電極連接集膚效應(yīng)和電極連接的關(guān)系

直流電通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體橫截面上的電流是均勻的，而當(dāng)交流電通過(guò)導(dǎo)體的時(shí)候，電流會(huì)向?qū)w表面集中，這個(gè)現(xiàn)象叫做交流電的集膚效應(yīng)。電流的頻率越高，集膚效應(yīng)越明顯。電流離開(kāi)導(dǎo)體截面中心向表面集中的程度，可用集膚效應(yīng)深度來(lái)表示。

由于集膚效應(yīng)的關(guān)系，在電極工作的時(shí)候，正常情況下，約80%的電流經(jīng)由電極接頭與外表面之間的環(huán)狀帶流過(guò)，約20%的電流流過(guò)中心的電極接頭部分。這無(wú)疑是對(duì)電極連接有利的。如果電極連接時(shí)，端面能夠良好貼合， 就會(huì)充分利用集膚效應(yīng)的作用， 使得絕大部分電流從外環(huán)流過(guò)。減輕接頭部分的電阻熱，避免因發(fā)熱而燒化、斷裂。同時(shí)，良好的貼合，也使得接觸電阻很小，減小功耗。

由上所述，為了充分利用集膚效應(yīng)，電極連接時(shí)，就要使得端面盡量做到全面貼合。同時(shí)，電極在放電工作的時(shí)候，由于電磁振動(dòng)，電極和接頭的連接很容易松動(dòng)，因此，需要施加預(yù)緊力。

在電極連接螺紋孔加工時(shí)， 對(duì)端面與螺紋軸線的垂直度有嚴(yán)格要求， 端面要中凹0.05~0.1mm(根據(jù)電極材料的彈性模量確定)，電極的理想連接狀態(tài)就是通過(guò)施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，使得端面產(chǎn)生彈性壓縮變形，克服中凹，實(shí)現(xiàn)全面貼合。同時(shí)，要控制預(yù)緊力的大小，既不能太大，超過(guò)接頭的屈服強(qiáng)度，產(chǎn)生失效斷裂；也不能太小，預(yù)緊力小， 提供不了足夠的正壓力和螺紋之間的摩擦力，造成松動(dòng) 。

在電弧煉鋼中，隨著放電功率以及電極直徑的增大， 工作電流產(chǎn)生的熱量會(huì)迅速增加，對(duì)接頭連接的要求也更加嚴(yán)格。實(shí)現(xiàn)電極的理想連接，除了提高接頭及接頭孔的加工質(zhì)量、改善接頭材質(zhì)外，對(duì)旋緊扭矩也有適當(dāng)?shù)囊?，使得預(yù)緊力恰當(dāng)，避免預(yù)緊力太大造成在工作中從接頭部位斷裂，或者預(yù)緊力太小導(dǎo)致電極在工作中脫落 。

所謂的旋合度，是指接頭連接時(shí)的旋緊程度。在不考慮施加預(yù)緊力的情況下，當(dāng)連接的兩個(gè)電極端面接觸的時(shí)候，兩個(gè)端面上點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的?？梢苑謩e在兩個(gè)電極的外周做標(biāo)記，當(dāng)旋合時(shí)標(biāo)記點(diǎn)對(duì)齊，就意味著端面接觸上了，當(dāng)然，這時(shí)只是外周的邊緣有接觸。

在兩個(gè)電極端面對(duì)應(yīng)標(biāo)記點(diǎn)處， 沿著軸向，相同的深度上的有效中徑是一致的，可以根據(jù)這個(gè)原理，在連接前，在兩個(gè)電極靠近端面的外周畫(huà)出標(biāo)記點(diǎn)。

在施加預(yù)緊力的情況下，電極端面和螺紋都產(chǎn)生壓縮變形，因此，實(shí)際連接后，兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)會(huì)錯(cuò)開(kāi)一定的角度，找出這個(gè)錯(cuò)開(kāi)的量，就可以在電極出廠的時(shí)候，在兩個(gè)電極上找出真正對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，做出標(biāo)記，這樣用戶在現(xiàn)場(chǎng)連接的時(shí)候，可以快速、有效地實(shí)現(xiàn)理想連接，原理和機(jī)械上常用的通過(guò)測(cè)定螺栓的伸長(zhǎng)量的方法控制預(yù)緊力是一樣的 。

凸凹型連接發(fā)明較早，但是一直到20世紀(jì)80年代還沒(méi)有在消耗量最多的大、中規(guī)格石墨電極生產(chǎn)中應(yīng)用，其原因有以下4點(diǎn)：

（1）凸凹型連接時(shí)設(shè)計(jì)的接觸面積比較大，需要采用比連接普通電極時(shí)大50%的擰緊力矩，這對(duì)連接每根重量達(dá)數(shù)百千克的大、中規(guī)格石墨電極來(lái)說(shuō)，要達(dá)到所需要的擰緊力矩是比較困難的；

（2）普通功率石墨電極除少量小規(guī)格電極外都不經(jīng)浸漬處理，電極的體積密度及強(qiáng)度不高，而且兩端的密度和強(qiáng)度還有一定差異，對(duì)大、中規(guī)格石墨電極而言，連接后的抗拉強(qiáng)度達(dá)不到要求；

（3）連接螺紋形狀的設(shè)計(jì)和加工技術(shù)還不夠成熟；

（4）凸凹型連接的攻螺紋露在外面容易被碰損，因此包裝及運(yùn)輸都要有專門措施 。

電極，一般情況下，僅指電子導(dǎo)體或電于導(dǎo)體材料，如鉑電極、石墨電極。

有時(shí)候，說(shuō)到某種電極時(shí)，指的是電極反應(yīng)或整個(gè)電極系統(tǒng)(包括離子導(dǎo)體)，而不只是指電子導(dǎo)體材料，如參比電極。

若按電位高低區(qū)分電極，則電位較高的電極稱為正極，電位較低的電極則稱為負(fù)極。若按電極上發(fā)生的反應(yīng)區(qū)分電極，則發(fā)生氧化反應(yīng)的電極稱為陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極稱為陰極。在電解槽中，正極即陽(yáng)極，負(fù)極即陰極，在化學(xué)電源中，在工作狀態(tài)下(放電時(shí))負(fù)極是陽(yáng)極，正極則是陰極；而在充電時(shí)，正極成為陽(yáng)極，負(fù)極則為陰極。為了避免混淆，化學(xué)電源的電極，宜分別稱為正極和負(fù)極。

在電化學(xué)體系中伴隨著兩個(gè)非同類導(dǎo)體之間的電荷轉(zhuǎn)移而在兩相界面上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，稱為電極反應(yīng)。

氣體擴(kuò)散電極是粉末多孔電極在氣體電極中的應(yīng)用。電極的活性物質(zhì)是氣體。氣體電極反應(yīng)在電極微孔內(nèi)表面形成的氣一液-固三相界面上進(jìn)行。工業(yè)上已得到應(yīng)用的是氫電極和氧電極，如燃料電池的正、負(fù)極和鋅一空氣電池的正極都是這種氣體擴(kuò)散電極。典型的電極結(jié)構(gòu)有:雙層多孔電極(又稱培根型電極)、防水型電極、隔膜型電極等。

1、電沉積式電極電沉積式電極是以沖孔鍍鎳鋼帶為陰極，在硫酸鹽或氯化物中，將活性物質(zhì)電沉積到基體上，經(jīng)輥壓，烘干，涂粘結(jié)劑，剪切成電極片。電沉積式電極制造工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，活性物質(zhì)利用率高。用電沉法可以制備鎳、鍋、鉆、鐵等高活性電極，其中電沉積式錫電極已在隔一鎳電池中應(yīng)用。

2、纖維式電極纖維式電極是以纖維鎳氈狀物作基體，向基體孔隙中填充活性物質(zhì)，電極基體孔隙率達(dá)93%一”%，具有高比容量和高活性二電極制造工藝簡(jiǎn)單，成本低，但鎳?yán)w維易造成電池正、負(fù)極短路，自放電大，尚未大量應(yīng)用。