Коронный разряд. Развитие разряда в резко-неоднородных полях, страница 15

Пробой коронирующего промежутка происходит при напряжении, большем начального. Если разрядный промежуток несимметричный, т. е. его электроды имеют разные радиусы кривизны, то пробивное напряжение зависит от полярности электрода с меньшим радиусом кривизны: при отрицательной полярности оно существенно выше, чем при положительной полярности. Объясняется это тем, что при положительной полярности подвижные электроны легко уходят из зоны разряда на электрод, а остающийся положительный объемный заряд усиливает напряженность электрического поля во внешней части промежутка, способствуя дальнейшему развитию разряда. При отрицательной полярности, напротив, малоподвижный положительный объемный заряд уменьшает напряженность поля во внешней части промежутка, и для развития разряда требуется значительно большее напряжение.

На рис.4.7 схематически показано развитие разряда с электрода малого радиуса кривизны при разных его полярностях (промежуток стержень — плоскость). Напряженность электрического поля у такого электрода очень большая и достигает многих десятков и даже сотен киловольт на один сантиметр. При нормальном атмосферном давлении воздуха в полях такой высокой напряженности происходит развал отрицательных ионов кислорода, что является наряду с другими факторами источником начальных электронов. Образовавшиеся лавины вследствие большого значения α в сильном поле имеют малую критическую длину, поэтому одна из них, наиболее мощная, практически сразу же преобразуется в стример. Положительный стример несет большой избыточный заряд (рис.4.7,а), а отрицательный (рис.4.7,б) — существенно меньший, поскольку положительные ионы медленнее, чем электроны, перемещаются по каналу к электроду.

Исследование коронного разряда в симметричной системе электродов типа «игла-игла».

В отличии от униполярного коронного разряда в несимметричных электродных системах типа игла плоскость, провод–плоскость и т.п., коронный разряд в симметричной системе электродов типа игла–игла носит биполярный характер. В этом случае зоны ионизации располагаются у каждого из электродов, и поэтому полярные различия в зонах ионизации должны проявиться наиболее отчетливо. Кроме того, во внешних зонах биполярного коронного разряда будут наблюдаться встречные потоки ионов разного знака и поэтому возможно появление нового процесса – рекомбинационного свечения, располагающегося вне зоны ионизации.

Эксперименты с биполярной системой электродов имеют важное значение для электроэнергетики, т.к. в линиях электропередач реализуется именно этот вид короны и она вносит существенные потери в процесс передачи энергии на большие расстояния.

Эксперименты в системе электродов игла–игла проводились при межэлектродных расстояниях 0,75 и 1,5 см, радиусы кривизны острия используемых игл составлял 30 мкм. В экспериментах наблюдались как количественные, так и качественные различия с несимметричной системой типа «игла–сфера», «игла–плоскость».

На рис.2.24–2.26 представлены типовые автоматические графики (бланки) данных для трех различных форм разряда при межэлектродном расстоянии 15 мм.

1. Лавинная форма (рис.2.24.) наблюдается в диапазоне сравнительно малых напряжений от порога зажигания коронного разряда до 12÷15 кВ. Формы чехла короны овальные с диффузными границами, размеры у катода несколько больше, свечение в межэлектродном промежутке очень слабое или отсутствует. Осциллограммы тока и напряжения гладкие, импульсов тока не замечено.

Рисунок 2.24. Стандартный бланк вывода данных для лавинной формы разряда в системе электродов игла–игла. Расстояние между электродами 15 мм.

2. Импульсная контрагированная (стримерная) форма (рис.2.25). Из чехлов положительной короны периодически проскакивают тонкие светящиеся каналы, замыкающие межэлектродный промежуток. На осциллограмме тока наблюдаются импульсы тока, не превышающие 200 мкА, осциллограмма напряжений гладкая.