Коронный разряд. Развитие разряда в резко-неоднородных полях, страница 10

Видно, что после стримерного пробоя происходит постепенная зарядка конденсаторов источника напряжения до наступления следующего пробоя и т.д. Картина носит периодический характер (рис.2.17).

Рисунок 2.17. Осциллограммы контрагированной формы разряда в системе электродов «игла-плоскость», при межэлектродном расстоянии 7,5мм.

В контрагированной форме разряд определяется не только системой электродов – на первый план выходят параметры внешней цепи.

Рис. 20. Коронный разряд в системе «игла-сфера», при аноде «игла». Вольтамперные характеристики разряда при нахождении в первичной стримерной форме, при различных межэлектродных расстояниях. Для выделенной точки приведена фотография свечения и осциллограммы тока и напряжения.

Как уже было сказано выше, при дальнейшем повышении напряжения, после первичной стримерной формы наблюдается классическая лавинная форма короны, с локализованным у анода свечением (Рис. 26: б). При повышении напряжения незначительно (относительно изменений происходящих при отрицательной полярности) увеличивается приэлектродное свечение (Рис. 26: в). При дальнейшем повышении напряжения разряд может перейти к стримерной форме. Отметим что в отличие от первичной стримерной формы, стримерные каналы замыкают межэлектродный промежуток. Точную верхнюю границу классической лавинной формы короны определить сложно, поскольку по мере повышения напряжения повышается вероятность перехода к стримерной форме.

Стримерная форма коронного разряда даже при постоянном напряжении не обладает однозначной вольтамперной характеристикой. Ток разряда существенно нестационарен (в сравнении с отрицательной короной) и способен как к произвольному возрастанию, так и к убыванию. На осциллограммах можно наблюдать уровни постоянного тока, между которыми совершаются переходы (Рис. 21). На основании этого можно предполагать возможность существования одной или нескольких метастабильных форм стримерного коронного разряда.

Рис. 21. Коронный разряд в системе «игла-сфера», при аноде «игла». Вольтамперные характеристики разряда, при различных межэлектродных расстояниях. Для выделенной точки приведена фотография свечения и осциллограммы тока и напряжения.

Переход от лавинной формы к стримерной может происходить не только со скачком тока (Рис. 21, зелёный график – 13 мм), но и без него, но даже в этом случае на вольтамперной характеристике наблюдается незначительный излом (Рис. 21, пурпурный график – 30 мм).

По мере повышения тока наблюдается пространственное разделение отдельных стримеров, стоит отметить, что отдельные стримерные каналы начинают разделяться не непосредственно возле электрода, а на некотором расстоянии, будем называть его расстоянием стримерного расщепления. В наших экспериментах это расстояние составляет около сантиметра и не меняется при изменении межэлектродного расстояния (Рис. 22). Требуется отметить, что скорость распространения стримера может достигать 10⁷ м/с [13] и время пересечения стримером межэлектродного промежутка на много порядков меньше времени экспозиции полукадра (0,02 с). Таким образом мы регистрируем не с единовременный пучок, а последовательность отдельных стримеров.

а)б)

в)г)

Рис. 22. Стримерная форма коронного разряда в системе «игла-сфера». Необработанные фотография: а) межэлектродное расстояние 13 мм, б) межэлектродное расстояние 16 мм, в) межэлектродное расстояние 20 мм, г) межэлектродное расстояние 30 мм.

Отдельно отметим тот факт, что это именно стримерная форма разряда, а это не искровой пробой. Их можно разделить по анализу осциллограмм: при искровом пробое происходит импульсная разрядка ёмкостей в высоковольтном источнике, после чего требуется время для возобновления ёмкостей и повышения напряжения (Рис. 23). На осциллограммах стримерной формы разряда ток и напряжение несколько шумят, но в целом стабильны (Рис. 24).

Рис. 23. Искровой пробой в системе «игла-сфера», при межэлектродном расстоянии 7,5мм. Осциллограммы тока и напряжения (слева), фотография освещённых электродов (центра), фотография искры (справа).