Представлены результаты экспериментального и аналитического исследования энергетических процессов, протекающих при испытаниях безрасходного катода, работающего в режиме термоэмиссии электронов с нагретой поверхности эмиттера. Рассмотрены, в частности, тепловые процессы на электродах, протекающие при испытании безрасходного катода в диодной схеме. Для случая стационарного теплообмена проведен анализ слагаемых в балансе мощностей на электродах. Исследован взаимный радиационный обмен катода и анода. Экспериментально и теоретически показано, что присутствие анода оказывает существенное влияние на тепловой баланс катода. Использование безрасходных катодов-компенсаторов в составе электроракетной двигательной установки позволит повысить газовую экономичность и улучшить массогабаритные характеристики. К тому же при разработке электроракетных двигателей, в которых используются новые рабочие вещества, в конструкцию безрасходного катода не потребуется вносить изменения.