2.3_不均匀电场中气体的击穿过程(简)
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高气压下不均匀电场气体击穿的进展过程- 用电常识一、电场不均匀程度划分电场不均匀系数(电场利用系数)均匀电场f=1,稍不均匀电场f2,极不均匀电场f4同轴圆柱电极半径x点二、极不均匀电场气体电晕放电1.电晕放电现象电晕:极不均匀电场,电压高到肯定程度,空气间障,大曲率电极四周(涨场高)的发光层,像“目晕”,这种放电现象定名为~ 电晕放电形式:起晕电极曲率很大时,电晕层很薄,且比较均匀,放电电流稳定,自持放电是汤逊形式,即电子崩电晕。
流注形式:电压上升,电晕层扩大,个别电子崩形成流注,消灭放电的脉冲现象,转入流注形成电晕放电。
①电极曲率半径加大,则电晕开头就很猛烈,一消灭就形成流注形式②电压上升,个别流注猛烈进展,消灭刷状放电,放电脉冲现象更猛烈,最终贯穿间隙,完全击穿。
③冲击电压下来不及消灭分散的电子崩,一开头就是流注形式。
电晕放电极性效应,尖负电极——规律脉冲尖正电极——不规章,U个,脉冲特性不显著尖—板电极,尖为负,电压逐步上升,民晕电流波形变化阶段:①电压很低,电流微小,平均,波形不规章。
②电压升至肯定值,消灭有规律的重复脉冲电流,③电压连续上升,脉冲幅值不变,频率增高,平均电流加大,④电压连续上升,高频脉冲消逝,持续电晕放电,⑤电压连续上升,临击穿时消灭刷状放电,又消灭不规章的猛烈脉冲电流⑥最终击穿2.空间电荷的作用电晕放电特有的脉冲电流观象由空间电荷造成的。
①电离爆发,电子运动加快,负尖处留下正电荷,电子跑出去了②电子运动至稍远离尖电极处,形成与原电场相反的电场,原电场衰减电子速度下降,易被气体分子捕获形成负离子,造成负空间电荷的积累。
③负空间电荷积累,减弱了尖端处场强,电离停止(脉冲)⑤负空间电荷向外疏散,尖电极处场强重新增大,开头下一次电离。
电压上升,负离子疏散的更快,电场恢复快速,脉冲频率上升电压更主风吹草动,电子快速向外运动,形成负离子,不能使电离中止,脉冲消逝。
电压很高,引起刷状放电,不断形成猛烈流注,脉冲没有规章。
天津理工大学中环信息学院教案首页题目:气体放电的物理过程讲授内容提要:1.电晕放电2. 不均匀电场气隙的击穿3. 雷电放电4. 气隙的沿面放电教学目的:了解电晕、雷电放电的基本物理过程、放电的效应教学重点:理解不均匀电场中长短间隙的击穿教学难点:理解气隙沿面放电的基本概念和影响因素采用教具和教学手段:多媒体及板书授课时间:2014年9月1日授课地点:新教学楼1108 教室注:此页为每次课首页,教学过程后附;以每次(两节)课为单元编写教案。
第一章气体放电的物理过程本次课主要内容:1.电晕放电2. 不均匀电场气隙的击穿3. 雷电放电4. 气隙的沿面放电电晕放电现象电离区的放电过程造成。
咝咝的声音,臭氧的气味,回路电流明显增加(绝对值仍很小),可以测量到能量损失对工程实践有重要意义不利影响:能量损失;放电脉冲引起的高频电磁波干扰;噪声;生化学反应引起的腐蚀作用等有利方面:电晕可削弱输电线上雷电冲击电压波的幅值及陡度;利用电晕放电改善电场分布,提高击穿电压;利用电晕放电除尘等极不均匀电场中的放电过程(短间隙)当棒具有正极性时在棒极附近,积聚起正空间电荷,减少了紧贴棒极附近的电场,而略微加强了外部空间的电场,棒极附近难以造成流注,使得自持放电、即电晕放电难以形成。
棒具有负极性时电子崩中电子离开强电场区后,不再引起电离,正离子逐渐向棒极运动,在棒极附近出现了比较集中的正空间电荷,使电场畸变棒极附近的电场得到增强,因而自持放电条件就易于得到满足、易于转入流注而形成电晕放电。
沿面放电的一般概念固-气绝缘击穿:一固体介质本身的击穿二气体间隙击穿三沿着固体介质表面发生闪落实验表明:沿固体表面的闪落电压不但比固体介质本身的击穿电压低得多,而且也比极间距离相同的纯气隙的击穿电压低不少。
一般:U(固)>U (气) >U (沿面)固体介质与气体介质交界面上的电场分布状况对沿面放电特性有很大影响。
界面电场分布可分为典型二种情况。
教案同时,间隙中空间电荷对外电场的畸变作用不同。
(4)分析结束。
能够确定对于特定电压的输送应采用几分裂导线。
过程分析(1)了解均匀电场与极不均匀电场在击穿特性方面的差别。
均匀电场的击穿场强为30kV/cm,极不均匀电场的平均击穿场强为5 kV/cm。
随着间隙距离的增大,击穿电压随着增大,但击穿场强是随着降低的,因为击穿电压的增加速度没有距离增加的速度快。
(2)建立极不均匀电场的模型。
在极不均匀电场的情况下,不管棒-板间隙或是不同直径的球-板间隙,击穿电压和距离的关系曲线都比较接近。
就是说,在极不均匀电场中,击穿电压主要决定于间隙距离,而与电极形状的关系不大。
因此在工程实践中常用棒-板或棒-棒这两种类型间隙的击穿特性曲线作为选择绝缘距离的参考图1-2-4(3)在工频电压作用下,棒-板间隙的击穿总是发生在棒的极性为正、电压达幅值时,并且其击穿电压(幅值)和直流电压下的正棒-负板的击穿电压相近。
棒-棒间隙的平均击穿场强为3.8kV(有效值)/cm或5.36kV(幅值)/cm,棒-板间隙梢低一些,约为3.35kV(有效值)/cm 或4.8kV(幅值)/cm。
图1-2-5 正棒-负板如图1-2-5所示,棒极带正电位时,电子崩头部的电子到达棒极后即将被中和,棒极附近强场区内的电晕放电将在棒极附近空间留下许多正离子,这些正离子虽朝板极移动,但速度很慢而暂留在棒极附近,这些正空间电荷削弱了棒极附近的电场强度,不易形成流注,放电难以自持,故电晕起始电压高。
而正空间电荷加强了正离子群外部空间的电场,因此当电压进一步提高,有利于流注向板极发展,因而放电的发展是顺利的,击穿电压较低。
图1-2-6 负棒-正板如图1-2-6所示,棒为负极性时,电子崩将由棒极表面出发向外发展,崩头的电子在离开强场(电晕)区后,不能再引起碰撞电离,并大多形。