Компьютерное моделирование внешней зоны униполярного коронного разряда. Метод Дейча-Попкова. Коронный разряд в системе коаксиальных цилиндров, страница 3

Рис. 4 Распределения физических величин вдоль силовой линии выходящей под углом 0⁰.

a) Напряженность электрического поля без разряда (Е1) и при коронном разряде (Ек).

b) Плотность объемного заряда.

 Рис. 5 Распределения физических величин вдоль силовой линии выходящей под углом 45⁰.

 а) Напряженность электрического поля без разряда (Е1) и при коронном разряде (Ек).

b) Плотность объемного заряда.

Рис. 6 Распределения физических величин вдоль силовой линии выходящей под углом 90⁰.

 а) Напряженность электрического поля без разряда (Е1) и при коронном разряде (Ек).

b) Плотность объемного заряда.

Как видно из графиков, при увеличении угла выхода силовой линии распределение напряженности электрического поля в случае коронного разряда все меньше отличается от электростатического. Так для линии выходящей пол углом 90⁰ эти различия не превышают 3%. Плотности объемного заряда для линии выходящей под углом 0⁰ и выходящей под углом 90⁰ различаются в 10 раз. Это говорит о том, что заряд сосредоточен в узкой области между электродами. Объемный заряд уменьшает напряженность поля в окрестности электрода с малым радиусом кривизны, и значительно увеличивает ее в остальном межэлектродном промежутке.

На заключительном этапе данные от отдельных траекторий объединялись и интерполяцией были построены распределения напряженности электрического поля и плотности объемного заряда во всей области. На рис. 7 представлен контурный график распределения плотности объемного заряда для следующих условий: U=70 кВ, r₀= 2,5 мм, h=10 см. Центр цилиндрического электрода располагается в точке с координатами (0,0), плоский электрод расположен на уровне 0,1 по вертикали. Значения плотности заряда нормированы относительно максимального значения.

Рис.7 Контурный график распределения плотности объемного заряда при коронном разряде.

На рис. 8 представлен поверхностный график распределения напряженности электрического поля без разряда (a) при коронном разряде и при коронном разряде(b).

Рис. 8  Поверхностные графики распределения напряженности электрического поля.

Таким образом, нами были рассчитаны распределения плотности объемного заряда и напряженности электрического поля при коронном разряде.

Возникновение и существова­ние КР определяется тремя основ­ными характеристиками: начальным напряжением  или начальной на­пряженностью зажигания КР, распределением    напряженности в РП при короне и распределением там плотности объемного заряда .

Анализ внешних характеристик короны целесообразно проводить для промежутков типа провод-плоскость или провод - коаксиальный цилиндр, причем последний случай предпочтительнее для анализа ввиду большей простоты уравнений, описывающих поле.

В общем случае во всем промежутке между электро­дами — ив чехле короны, и во внешней области КР — на­пряженность электрического поля определяется тремя со­ставляющими: — приложенным внешним электростати­ческим полем; — полем объемного заряда и — полем зарядов, индуктированных в электродах, так что суммарная напряженность:

Уравнения для расчета напряженности электростатиче­ского поля в отсутствие короны в ряде простейших случаев известны. Если U— напряжение между электродами, то в промежутке между коаксиальными цилиндрами радиусами r и Rнапряженность поля на расстоянии xот оси цилин­дров:

В промежутке между коаксиальными сферами с радиусами r и R:

(для )

Между шариком и удалённой плоскостью:

Для провода, расположенного на высоте Н над плоскостью:

Для стержня с кончиком в виде гиперболоида вращении и плоскостью:

где с — расстояние от плоскости до фокуса гиперболоида,  — расстояние до его поверхности.

Коронный разряд в системе коаксиальных цилиндров.