Коронный разряд и электрический ветер. Зоны электронной и ионной проводимости, страница 4

 Например, в системе электродов провод между плоскостями (рис. 6.13) поток электрического ветра направлен от провода к плоскости и замыкается через периферийные участки поля. Такой характер электрического ветра согласуется с распределе­нием напряженности и плотности объемного заряда, которые

Рис. 6.13. Распределение потоков элек­трического ветра в системе электродов провод между параллельными  плоскостями	Рис. 6.14. Зависимость скорости ветра на   расстоянии   15 мм   от   иглы   от тока.      Система      игла — плоскость, h= 100 мм: 1 — отрицательная полярность; 2—  положительная полярность

максимальны в центральном сечении, проходящем через про­вод, и быстро убывают при удалении от центрального сечения. Сила, действующая на объемный заряд в промежутке, равна:

где  ρ—плотность объемного заряда.

Поскольку скорость движения ионов в воздухе много меньше соответствующей скорости ионов в вакууме, прак­тически вся энергия, получаемая ионами в поле, передается в результате соударений молекулам воздуха. Сила, действующая на объемный заряд, по существу является силой, действующей на среду.

Электрический ветер как физическое явление известен давно, однако возникают трудности экспериментального исследования (так как возможно использование только специальных методов

Рис. 6.15. Распределение  скорости  ветра по оси. Система электродов игла—плос­кость: 1—h=50мм;  2—h= 100 мм; 3—h=150мм

Нерегулярный хара­ктер электрического ветра в значительной степени связан с нестабильностью коронного разряда. Время установления ветра при межэлектродном расстоянии 100—150 мм составляет примерно   1с.

бесконтактного измерения местной скорости потока) и те­оретического анализа (поскольку в гидродинамике решение аналогичных или близких по сложности задач отсутствует). Такие возможности появились в последнее время в связи с разработкой методов измерения скорости движения частиц размером менее 1 мкм в  поле коронного разряда. Скорость движения таких частиц определяется электрическим ветром, поскольку составляющей скорости, обусловленной полем, мож­но пренебречь из-за ее малости. Измерение скорости частиц производится методом съемки траекторий в малом объеме или с помощью допплеровского измерителя скорости.

Экспериментальные данные по распределению потоков электрического ветра, наиболее существенные из которых пред­ставлены на рис. 6.14—6.17, позволяют сделать следующие обобщающие выводы.

1. Скорость электрического ветра линейно зависит от корня квадратного из тока (рис. 6.14). Значения скорости при по­ложительной и отрицательной полярностях напряжения соот­носятся обратно пропорционально корню квадратному из подвижности ионов. Соответственно значения скорости при любой полярности ложатся на единую линейную зависимость от напряжения.

2. Распределения скорости вдоль оси и в поперечном направлении (профили скорости) не зависят от напряжения, т. е. могут быть представлены в обобщенном виде (рис. 6.15— 6.16). Влияние параметров иглы или провода начинает ска­зываться только тогда, когда они начинают влиять на ток короны.

Экспериментальные профили ветра на любом расстоянии от иглы или провода (например, рис. 6.16, б) аппроксимируются следующими зависимостями:

для системы игла — плоскость  (обозначения по  рис. 6.15)

где v₀ — скорость  ветра на  оси;

                

для системы провод—плоскость (обозначения по рис. 6.16)

Рис. 6.16. Распределение скорости ветра в системе электродов провод — плос-кость:

а—распределение скорости ветра по оси χпри А =100 мм; d_пр =0,19мм;  1 — U 2—U=50 кВ; 6—относительные профили скорости ветра при А = 100мм; I—x·,h-ι·,ι. 2—х/h=0,3; 3—x/h=0,6

где

В этих формулах межэлектродное расстояние hследует подставлять в метрах.

3. Скорость электрического ветра имеет наибольшее значе­ние в системе игла—плоскость и достигает 12 м/с, а в системе провод—плоскость не превышает 2,3—2,5 м/с.