高氣壓下不均勻電場氣體擊穿的發(fā)展過程

發(fā)布時間:2023-12-08
一、電場不均勻程度劃分
電場不均勻系數(shù)(電場利用系數(shù))
均勻電場f=1,稍不均勻電場f<2,極不均勻電場f<4
同軸圓柱電極半徑x點
二、極不均勻電場氣體電暈放電
1.電暈放電現(xiàn)象
電暈:極不均勻電場,電壓高到一定程度,空氣間障,大曲率電極附近(漲場高)的發(fā)光層,像“目暈”,這種放電現(xiàn)象定名為~
電暈放電形式:起暈電極曲率很大時,電暈層很薄,且比較均勻,放電電流穩(wěn)定,自持放電是湯遜形式,即電子崩電暈。
流注形式:電壓升高,電暈層擴大,個別電子崩形成流注,出現(xiàn)放電的脈沖現(xiàn)象,轉(zhuǎn)入流注形成電暈放電。
① 電極曲率半徑加大,則電暈開始就很強烈,一出現(xiàn)就形成流注形式
② 電壓升高,個別流注強烈發(fā)展,出現(xiàn)刷狀放電,放電脈沖現(xiàn)象更強烈,最后貫通間隙,完全擊穿。
③ 沖擊電壓下來不及出現(xiàn)分散的電子崩,一開始就是流注形式。
電暈放電極性效應(yīng),尖負電極——規(guī)律脈沖
尖正電極——不規(guī)則,u個,脈沖特性不顯著
尖—板電極,尖為負,電壓逐步升高,民暈電流波形變化階段:
①電壓很低,電流極小,平均,波形不規(guī)則。
②電壓升至一定值,出現(xiàn)有規(guī)律的重復(fù)脈沖電流,
③電壓繼續(xù)升高,脈沖幅值不變,頻率增高,平均電流加大,
④ 電壓繼續(xù)升高,高頻脈沖消失,持續(xù)電暈放電,
⑤電壓繼續(xù)升高,臨擊穿時出現(xiàn)刷狀放電,又出現(xiàn)不規(guī)則的強烈脈沖電流
⑥最后擊穿
2.空間電荷的作用
電暈放電特有的脈沖電流觀象由空間電荷造成的。
①電離爆發(fā),電子運動加快,負尖處留下正電荷,電子跑出去了
②電子運動至稍遠離尖電極處,形成與原電場相反的電場,原電場衰減電子速度下降,易被氣體分子捕獲形成負離子,造成負空間電荷的積累。
③負空間電荷積累,削弱了尖端處場強,電離停止(脈沖)
⑤ 負空間電荷向外疏散,尖電極處場強重新增大,開始下一次電離。
電壓升高,負離子疏散的更快,電場恢復(fù)迅速,脈沖頻率上升
電壓更主風吹草動,電子迅速向外運動,形成負離子,不能使電離中止,脈沖消失。
電壓很高,引起刷狀放電,不斷形成強烈流注,脈沖沒有規(guī)則。
3.電暈的起始電壓與起始電場
電暈——極不均勻場的自持放電
電暈起始電壓計算原理,計算復(fù)雜,不準確
電暈起始電壓uc由經(jīng)驗公式來計算,ec更直接
幾種電極下電暈起始強場經(jīng)驗公式
(1) 同直徑兩根平行圓導線
間距
(2) 單導線對地
上式d為鏡像距離二倍,uc導線對地電壓
輸電線電暈損耗功率與導線電壓的關(guān)系
u<u1導線局部電暈,損耗小,增長慢
u>u1導線全面電曙,損耗大,增長快
u1全面電暈起始電壓
分裂導線廣泛采用
電暈損耗因素:導線結(jié)構(gòu),分裂線徑、分裂數(shù)、分裂間距、相間距離、離地高度、氣象條件。難用公式計算,根據(jù)實測列出用表,綜合計算。
高壓輸電線、惡劣天氣、電暈咝咝聲、夜間紫色暈光。電暈放電不利影響——能量損失,放電脈沖產(chǎn)生及頻電磁波干擾、空氣化學反應(yīng)造成臭氧引起腐蝕,建設(shè)起高壓輸電線考慮。
消除電暈方法——改進電極形狀,增大曲率半徑,擴徑,減小表面場強,空上薄殼,擴大球面尺寸,橢球圓。
正效應(yīng)利用:合作
三、極不均勻電場的極性效應(yīng)與長間隙放電
1.極性效應(yīng):高場強電極極性不同,空間電荷極性也不同,對放電發(fā)展的影響也就不同,就造成了不同的極性的高場強電極的電暈起始電壓不同以及間隙擊穿電壓不同稱為~
典型極不均勻電場——棒-板間隙
(1) 起始電暈電壓不同
① 棒正極性:(a)電子向棒運動,進入強場區(qū),引起電離現(xiàn)象而形成電子崩圖 (b)電壓上升,到放電達到自持、爆發(fā)電暈之間形成相當多電子崩,電子進入棒極,正離子留在空間,緩慢向板極移動,棒極附近,積累正空間電荷(c)減小了緊貼棒極的電場,加強了外部空間的電場。
——棒極附近電場被削弱,難以造成流注——自持放電,即電暈放電難以形成。
② 棒負極性
圖 (a)陰極電子立即進入強場區(qū)(出門即強場),電子崩
(b)電子崩電子離開強場區(qū),電子不能再引起電離,慢走向陰極運動,部分消失于陰極,其余為氧原子吸附形成負離子,正離子向棒極運動,消失于棒極,速度慢,附近總有正電荷,負荷分散。
(c)負電荷濃度小,對外電場影響不大,正電荷使電場畸度。
——棒極附近電場增加,自持放電易于滿足,易入轉(zhuǎn)入流汪而形成電暈放電。
實驗:棒正-板負電暈起始電壓比負時略高
(2)間隙擊穿電壓不同
電壓升高,棒極附近形成流注,爆發(fā)電暈,不同極性空間電荷對放電進一步發(fā)展的影響不同于電暈起始的影響。
①棒正極性
電壓足夠高,棒極附近形成流注——等離子體(不利于,但電壓高),流注等離子頭部正電荷減少了等離子體中電場,加強了頭部電場,曲線易于產(chǎn)生新的電子崩,電子被吸引入頭部正電荷區(qū))加強延長了流注通道。
②棒負極性
棒附近易形成流注,產(chǎn)生電暈,但其后流注的發(fā)展困難,電暈起始后,棒極強電場使用時產(chǎn)生了大量電子崩,造成擴散分布的等離子體層,等離子體層增大了棒極曲率半徑——前沿電場削弱,電壓 ,電離在淡層外沿發(fā)展,逐漸擴大延伸電壓很高才形成電子崩,二次電子崩,由于擴散,慢——負極性下通道發(fā)展困難,擊穿電壓高。
2.長間隙擊穿過程
長間隙下,存在新的不同性質(zhì)的放電過程——光導放電
(1)光導通道:流注通道還不足以貫通整間隙的情況下,仍能發(fā)展起擊穿過程)流注發(fā)展到足夠長后,較多的電子循通道流向電極,根部電子最多,溫度升高,出現(xiàn)熱電離過程,流通道移為光導通道。
圖 正光導形成
流注mk中電子被陽極吸引,電子濃度高開始熱電離,引起帶電質(zhì)點濃度增尺,變成高電導的等離子體通道——光導mk,進一步產(chǎn)生新的流注nm,光導不斷向前推進,——相當于電極伸出的導電棒負光導發(fā)生:電子流動方向從電極到流注,光導推進困難間隙擊穿電壓高。
出現(xiàn)許多流注,都江堰市可能成為光導發(fā)展方向,長間隙放電,路徑有分支
(2)主放電
主放電過程:先導到達相對電極,主放電開始,通道頭部接近對面電極,剩余小段間隙場強劇增,強烈放電,沿光導通道反向擴展到棒極,中和通道中的多余電荷,該過程——。
長間隙放電——光導放電(電子崩、流注、熱電離)+主放電
短間隙放電——電子崩+流注+主放電
 四、稍不均勻電場的自持放電條年與極性效應(yīng)
1.自持放電條件
高場強電離系數(shù)達一定值大部區(qū)域也達相當值
放電類似均勻電場,自持放電即擊穿——不發(fā)生電暈
擊穿電壓分散性不尺
不同場強外的不同,是空間坐標γ的系數(shù)。
自持放電條件即擊穿條件,不是是
2.極性效應(yīng)
不明顯
擊穿電壓特點:稍的均勻電場極性效應(yīng)極不均勻場極性效應(yīng)的相反。
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