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电晕放电-辉光放电-滑闪放电

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电晕放电-辉光放电-滑闪放电

发布日期:2018-09-07 09:34 点击:

电晕放电-辉光放电-滑闪放电

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电晕放电

电晕放电(corona discharge)是指气体介质在不均匀电场中的局部自持放电,是最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近,由于局部电场强度超过气体的电离场强,使气体发生电离和激励 ,因而出现电晕放电引。发生电晕时在电极周围可以看到光亮 ,并伴有咝咝声。电晕放电可以是相对稳定的放电形式,也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。

形成机制

电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别,这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。在直流电压作用下,负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。

在负极性电晕中,当电子引起碰撞电离后,电子被驱往远离尖端电极的空间,并形成负离子,在靠近电极表面则聚集起正离子电场继续加强时,正离子被吸进电极,此时出现一脉冲电晕电流,负离子则扩散到间隙空间。此后又重复开始下一个电离及带电粒子运动过程。如此循环,以致出现许多脉冲形式的电晕电流。

电晕电流这一现象是G.W.特里切尔于1938年发现的,称为特里切尔脉冲。若电压继续升高,电晕电流的脉冲频率增加、幅值增大,转变为负辉光放电。电压再升高,出现负流注放电,因其形状又称羽状放电或称刷状放电。当负流注放电得以继续发展到对面电极时,即导致火花放电,使整个间隙击穿。正极性电晕在尖端电极附近也分布着正离子,但不断被推斥向间隙空间,而电子则被吸进电极,同样形成重复脉冲式电晕电流。电压继续升高时,出现流注放电,并可导致间隙击穿。

工频交流电晕在正、负半周内其放电过程与直流正、负电晕基本相同。工频电晕电流与电压同相,反映出电晕功率损耗。工程应用中还常以外施电压与电晕电荷量的关系表示电晕特性,称为电晕的伏库特性。

放电特征

电晕放电的特征是伴有“嘶嘶”的响声,有时有微弱的辉光;当导体上有曲率半径很小的尖端存在时,则发生电晕放电。电晕放电可能指向其他物体也可能不指向某一特定方向。电晕放电时,尖端附近的场强很强,尖端附近气体被电离,电荷可以离开导体;而远离尖端处场强急剧减弱,电离不完全,因而只能建立起微小的电流。电晕放电的特征是伴有“嘶嘶”的响声,有时有微弱的辉光。电晕放电可以是连续放电,也可以是不连续的脉冲放电。电晕放电的能量密度远小于火花放电的能量密度。在某些情况下,如果升高尖端导体的电位,电晕会发展成为通向另一物体的火花。

形成电晕所需电场不均匀的程度与气体的种类有很大关系。在负电性的气体中,当电极为球一平面、电极间隙为球半径时,产生电晕放电。相反,若气体为非负电性气体时,则不产生电晕放电。

电晕放电的极性决定于具有小曲率半径电极的极性。如果曲率半径小的电极带正电位,则发生正电晕放电,反之发生负电晕放电。此外,按提供的电压类型也可将电晕放电分为直流电晕、交流电晕和高频电晕。按出现电晕电极的数目分为单极电晕、双极电晕和多极电晕。

辉光放电

低压气体中显示辉光的气体放电现象。在置有板状电极的玻璃管内充入低压(约几毫米汞柱)气体或蒸气,当两极间电压较高(约1000伏)时,稀薄气体中的残余正离子在电场中加速,有足够的动能轰击阴极,产生二次电子,经簇射过程产生更多的带电粒子,使气体导电。辉光放电的特征是电流强度较小(约几毫安),温度不高,故电管内有特殊的亮区和暗区,呈现瑰丽的发光现象。

辉光放电时,在放电管两极电场的作用下,电子和正离子分别向阳极、阴极运动,并堆积在两极附近形成空间电荷区。因正离子的漂移速度远小于电子,故正离子空间电荷区电荷密度比电子空间电荷区大得多,使得整个极间电压几乎全部集中在阴极附近的狭窄区域内。这是辉光放电的显著特征,而且在正常辉光放电时,两极间电压不随电流变化。

在阴极附近,二次电子发射产生的电子在较短距离内尚未得到足够的能使气体分子电离或激发的动能,所以紧接阴极的区域不发光。而在阴极辉区,电子已获得足够的能量碰撞气体分子,使之电离或激发发光。其余暗区和辉区的形成也主要取决于电子到达该区的动能以及气体的压强(电子与气体分子的非弹性碰撞会失去动能)。

辉光放电的主要应用是利用其发光效应(如霓虹灯、日光灯)以及正常辉光放电的稳压效应(如氖稳压管)。
2、
电晕现象就是带电体表面在气体或液体介质中局部放电的现象,常发生在不均匀电场中电场强度很高的区域内(例如高压导线的周围,带电体的尖端附近)。其特点为:出现与日晕相似的光层,发出嗤嗤的声音,产生臭氧、氧化氮等。
均匀电场中,由于各点
电场强度都是一样的,当施加稳态电压(直流、工频交流),电场强度达到空气的击穿强度时,间隙就击穿了。但日常很难见到均匀电场。对于稍不均匀的电场,日常见得很多。如球-球间隙,球-板间隙等,以球-球间隙为例,当间隙距离小于1/4D时,其电场基本为均匀电场,当 D/4 ≤S≤ D/2 时,其电场为稍不均匀电场。

滑闪放电

滑闪是绝缘表面气体热电离引起的,沿着绝缘表面的不稳定的树枝状放电,它并没有贯穿两极。

滑闪是绝缘表面气体热电离引起的,沿着绝缘表面的不稳定的树枝状放电,它并没有贯穿两极。如果滑闪贯穿两极就称为闪络。滑闪与电场的垂直分量有关,对于存在强垂直分量电场的情况,带电粒子不断撞击介质表面,使得局部温升,促进气体热电离,因此促进了滑闪的发生。

闪络是指固体绝缘子周围的气体或液体电介质被击穿时,沿固体绝缘子表面放电的现象。其放电时的电压称为闪络电压。发生闪络后,电极间的电压迅速下降到零或接近于零。闪络通道中的火花或电弧使绝缘表面局部过热造成炭化,损坏表面绝缘。

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