Чтобы охарактеризовать промежуток с неоднородным полем, во многих случаях бывает достаточно привести 50%-ное разрядное напряжение и разрядное напряжение при времени разряда 2—3 мкс.
|
|
|
Рис. 4. 23. Разрядные 50%-ные напряжения воздушных промежутков при стандартных грозовых импульсах:1 - положительный стержень-плоскость; 2— отрицательный стержень —плоскость; 3 — стержень—стержень при положительной полярности незаземленного стержня; 4 -стержень- стержень при отрицательной полярности незаземленного стержня. |
Существует два общепринятых метода, позволяющих оценить пороги зарождения лавинных процессов и пороги лавинно-стриммерных переходов. Первый метод основывается на утверждении: «лавина может зародиться, если напряженность в слабонеоднородном поле в какой-либо точке межэлектродного промежутка превысила 24,5 кВ/см». Этот метод самый простой, но дает очень осторожные оценки – ведь лавина сама по себе не страшна, она еще должна переродиться в стример. Это пороговое напряжение называется «порогом зарождения микроразрядных процессов» или «порогом зарождения лавинных процессов».
Второй метод расчета основан на утверждении, что лавина перерождается в стример, когда ее собственное поле достигает по величине напряженности внешнего поля. При этом считается, что пока этого не произошло, развитие лавины можно описать в рамках дрейфово-диффузионного приближения. Не останавливаясь на этом известном методе подробно, приведем формулы по которым рассчитывается число электронов Ne, накопленное по пути вдоль силовой линии от x0 до x, а также радиус лавины r и напряженность собственного поля Eсоб.
Здесь E(x) – напряженность невозмущенного объемным зарядом поля.
Будем называть пороговое напряжение, полученное по этому методу, «порогом зарождения стримера».
Напряжение зарождения стримера примерно в два раза превышает напряжение зарождения лавины. Так, для системы электродов сфера-плоскость с радиусов сферы r=40 мм и межэлектродным расстоянием h=100 мм, напряжение зарождения лавины рассчитанное по критической напряженности -24,5 кВ\см составляет 78 кВ, а напряжение зарождения стримера, рассчитанное по формуле при Ne =108 – составляет138 кВ. Посмотрим на этом примере, насколько соответствует рассчитанные напряжения тому, что мы видим на видеозаписи процессов, происходящих в межэлектродном промежутке при подаче грозового импульса с генератора ГИН-500.
Осциллограмма подаваемого импульса представлена на рисунке:
При превышении порога зарождения лавины становится заметным свечение межэлектродного промежутка и поверхности сферического электрода. Свечение монотонно усиливается и до 78 кВ, и после, отдельные лавины не видны (рисунок 13).
Рисунок 13. Система электродов сфера-плоскость. Радиус сферы 40 мм, межэлектродное расстояние 100 мм. Свечение электрода и окружающего пространства. Изображение усреднено по 5 кадрам. Напряжение: 70 кВ (слева), 80 кВ (справа).
Отдельные кустообразные образования на поверхности сферического электрода, которые можно идентифицировать как лавины становятся видны значительно позже, только при 130 кВ.
Нитевидные образования с протяженным каналом, исходящие из отдельных лавин, которые можно отождествить со стримерами, появляются при 145 кВ (рисунок 14). Это удовлетворительно соотносится с рассчитанным порогом зарождения стримеров 138 кВ. При 160 кВ отдельные стримеры достигают противоэлектрода и становится возможым искровый разряд, что действительно регистрируется при напряжении 165 кВ(см. фото рис. ).
Следует отметить, что при увеличении длины межэлектродного промежутка диапазон между порогом появления стримеров и искровым пробоем возрасает.
Рисунок 14. Изображения разрядного процесса для разных напряжений. Для напряжений 50 кВ, 70 кВ и 90 кВ изображения усреднены по пяти кадрам. Система электродов сфера-плоскость. Радиус сферы r=40 мм, межэлектродное расстояние h=100 мм.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
