WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Для положительной полярности измерения на данном макете при значениях шага менее 2.5 mm проводились без очистки острий, поэтому не дали воспроизводимых результатов. При шаге менее 1.2 mm неоднократно возникала ситуация, когда на ВАХ появлялись падающие Рис. 6. Зависимость коэффициента от отношения шага участки (при увеличении напряжения значение среднего острий p к межэлектродному расстоянию d.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. Предельный ток многоострийного коронного разряда пространственного заряда ионов во внешней области короны, который, как известно, играет определяющую роль в ограничении тока. Действие этого фактора начинает проявляться при отношении p/d < 2.5, когда шаг по величине приближается к ширине профиля в случае одиночного острия (рис. 3).

При шаге менее 2.5-5 mmпомимо указанных причин начинает сказываться экранирующее действие униполярного объмного заряда ионов во внешней области разряда, снижающее напряженность поля у соседних острий. В случае отрицательной короны эта экранировка оказывается настолько сильной, что при шаге менее 2.5 mm напряженность поля у острий, соседствующих с острием, на котором несколько ранее зажегся разряд, при дальнейшем увеличении напряжения (вплоть до его предельных значений) остается недостаточной для возникновния разряда. Этим, очевидно, объясняется Рис. 8. Зависимость предельного значения тока, соответствуналичие отдельных коронирующих точек на поверхности ющего возникновению стримеров в положительной короне, от протяженных электродов (проводов, лезвий), характершага острий для межэлектродных расстояний: 1 — 20, 2 — 15, ное для отрицательной короны.

3 — 10, 4 — 5 mm.

При использовании коронного разряда в системах прокачки газов для обеспечения стабильного режима приходится работать с напряжениями меньше критиострий 2.5 mm и возрастают с увеличением межэлекческих. Поэтому при дальнейшем анализе в качестве тродного расстояния. В случае отрицательной короны, предельных были приняты значения токов:

однако, степень влияния расстояния на величину пре— в случае отрицательной короны — при напряженидельного тока по мере уменьшения шага снижается.

ях на 5% ниже критических;

Так, при увеличении расстояния с 3 до 13 mm в случае — для положительной короны — соответствующие одиночного острия ток возрастает в 3.5 раза (рис. 1), возникновению стримеров, поскольку при дальнейшем при шаге 10 mm — менее чем вдвое, а при оптимальном увеличении среднего тока скорость газового потока шаге 2.5 mm — не более чем на 20% (рис. 7). Причина перестает увеличиваться [2] или, как показали проведенв том, что, в отличие от одиночного острия, профили ные нами измерения, начинает даже уменьшаться.

плотности тока при увеличении расстояния имеют возЗависимости предельных токов, пересчитанных на можность свободно расширяться только в направлении, единицу длины многоострийной системы, от геометрии перпендикулярном линии расположения острий.

разрядного промежутка представлены на рис. 7 и 8.

Переход положительной короны в искровой разряд, Независимо от полярности короны максимальные как уже отмечалось выше, связан с образованием поих значения достигаются при шаге расположения ложительного стримера. Поскольку условия его возникновения определяются величиной напряженности поля и характером его распределения вблизи коронирующего острия, величина среднего тока, соответствующая появлению стримеров, слабо зависит от межэлектродного расстояния. Так, при увеличении расстояния с до 25 mm, т. е. в пять раз, величина этого тока возрастает лишь примерно с 40 до 50 µA (рис. 2). Величина же предельного тока, при котором происходит регулярное искровое перекрытие промежутка, возрастает более чем в три раза с 40 до 130 µA, что обусловлено увеличением пути, который должен преодолеть стример в условиях понижающейся напряженности поля. При малых межэлектродных расстояниях (5 mm и менее) возникающий стример практически сразу пересекает промежуток.

С уменьшением шага величина тока, соответствующая зарождению стримеров, уменьшается (рис. 5). Это, возможно, указывает на то, что условия их появления обеспечиваются при меньшей напряженности поля у острия, Рис. 7. Зависимость предельного значения тока отрицательпоскольку из-за снижения степени неоднородности поля ной короны от шага острий при межэлектродных расстояниях:

1 —3, 2 —7, 3 — 13 mm. с уменьшением шага происходит более медленное сниЖурнал технической физики, 2006, том 76, вып. 6 Б.А. Козлов, В.И. Соловьев жение напряженности по мере удаления от острия. Величина же напряжения на промежутке при этом, как видно из рисунка, возрастает. Стримеры возникают при более высокой средней напряженности поля, т. е. в условиях, более благоприятных для пересечения промежутка, и при шаге менее 10 mm его полное перекрытие, как уже отмечалось, происходит практически сразу с появлением импульсов тока.

В случае отрицательной короны изменение формы рязряда определяется условиями, возникающими во внешней области разряда вблизи некоронирующего электрода. На это указывает прежде всего то обстоятельство, что искровое перекрытие промежутка, как можно видеть из результатов, представленных на рис. и 4, происходит при определенном значении средней напряженности поля, которое практически не зависит от расстояния, величины шага и составляет 17-19 kV/cm.

Убедительны в этом отношении также результаты контрольного эксперимента, проведенного с одиночным Рис. 9. ВАХ отрицательной короны: многоострийный короострием при межэлектродном расстоянии 1 mm и нанирующий электрод; шаг острий — 5 mm; число острий — личии на некоронирующей плоскости против острия 7; межэлектродное расстояние — 13 mm. Форма некоронинезначительной искусственной выпуклости диаметром и рующего электрода: 1 — плоская; 2 — R = 30 mm, L = 50;

высотой примерно 1 и 0.5 mm. В результате локального 3 — R = 15 mm, L = 30 mm.

усиления напряженности поля на поверхности некоронирующего электрода предельный ток и соответствующая средняя напряженность поля снизились со 185-190 µA — компенсация ограничивающего действия пространи 18.5 kV/cm до 120-125 µA и 16 kV/cm, хотя ни наственного заряда отрицательных ионов на напряженпряжение возникновения короны, ни предшествующий ность поля у коронирующего электрода, что приводит ход ВАХ при таких размерах неоднородности еще к увеличению тока, интенсивности ионизирующего изпрактически не изменились.

лучения, дальнейшему возрастанию концентрации поПоскольку напряженность поля во внешней области ложительных ионов и, в конечном итоге, к искровому короны определяется плотностью ионного пространперекрытию промежутка в результате лавинообразного ственного заряда, ее уменьшение за счет расширения развития процесса.

профиля тока при использовании некоронирующих элекВ обоих случаях, в отличие от положительной коротродов соответствующей формы позволяет значительны, имеется резкая граница, определяющая предельную но увеличить предельный ток отрицательной короны.

величину тока.

Проведенные измерения показали, что при полусферической форме некоронирующего электрода (в случае одиночного острия) или полуцилиндрической (в случае Заключение многоострийного электрода, рис. 9) предельный ток Проведено исследование коронного разряда в системе возрастает приблизительно в 1.7 раза.

с однорядным многоострийным электродом для выяснеПереход отрицательной короны к искровому разряду ния условий достижения максимальных значений преследует, по-видимому связывать с появлением в ее дельного тока. Установлены следующие закономерности:

внешней области положительных ионов. Поскольку при 1. Взаимная экранировка острий увеличивается с напряженности поля, не превышающей 17-19 kV/cm, коэффициент ударной ионизации остается еще значи- уменьшением отношения шага их расположения к межэлектродному расстоянию. Полученные количественные тельно меньшим коэффициента прилипания (равенство данные позволяют по результатам измерений тока разобеспечивается при напряженности около 30 kV/cm [9]), ряда для одиночного острия прогнозировать характериобразование положительных ионов во внешней области стики многоострийной системы.

короны следует связывать с фотоионизацией молекул ее 2. Переход отрицательной короны в искровой пробой собственным излучением.

промежутка происходит при определенном значении При появлении положительных ионов возможны два варианта развития событий: средней напряженности поля, не зависящей от меж— возникновение вблизи поверхности некорониру- электродного расстояния и шага расположения острий.

ющего электрода положительного стримера, который, Для воздуха при нормальных условиях она составляет распространяясь в сторону возрастания напряженности 17-19 kV/cm.

поля, сразу получает возможность перекрыть весь про- 3. Величина предельного тока не зависит от велимежуток; чины ограничительного сопротивления, для промежутЖурнал технической физики, 2006, том 76, вып. Предельный ток многоострийного коронного разряда ков более 3 mm возрастает с уменьшением шага и достигает максимальных значений при его оптимальной величине 2.5-5 mm.

4. Предельный ток возрастает с увеличением межэлектродного расстояния. Однако в случае отрицательной короны степень влияния расстояния снижается по мере уменьшения шага расположения острий.

5. Величина предельного тока короны для воздуха в нормальных условиях составляет: при отрицательной полярности 16–19 для промежутков в диапазоне 3–13;

при положительной — 5 для промежутка 5 и возрастает до 7 mA/m при 20 mm.

6. Полуцилиндрическая форма некоронирующего электрода, по сравнению с плоской, позволяет увеличить предельный ток отрицательной короны более чем в полтора раза.

Список литературы [1] Robinson M. // American J. of Phisics. 1962. Vol. 30. N 5.

P. 366–372.

[2] Верещагин И.П. Коронный разряд в аппаратах электронноионной технологии. М.: Энергоатомиздат, 1985. Гл. 3.

С. 117–123.

[3] Козлов Б.А., Соловьев В.И., Федотов А.А. Импульсный газовый лазер. Патент РФ № 2068213 с приоритетом от 30.03.93.

[4] Горкин С., Козлов Б.А., Соловьев В.И. // Изв. РАН. Сер.

Физическая. 1994. Т. 58. № 2. С. 42–45.

[5] Kozlov B.A., Solovyov V.I. // Proc. SPIE. 1998. Vol. 3574.

P. 519–522.

[6] Акишев Ю.С., Грушин М.Е., Кочетов И.В. и др. // Физика плазмы. 2000. Т. 26. № 2. С. 172–178.

[7] Мик Дж., Крэгс Дж. Электрический пробой в газах. М.:

ИЛ, 1960. Гл. 3. С. 186–223. (Meek J.M. and Craggs J.D.

Electrical breakdown of gases. Oxford at the Clarendn Press, 1953).

[8] Райзер Ю.П. Физика газового рязряда. М.: Наука, 1987.

Ч. 3. Гл. 17. С. 505–516.

[9] Райзер Ю.П. // Основы современной физики газоразрядных процессов. М.: Наука, 1980. Гл. 3. С. 119–123.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.