Коронный разряд. Развитие разряда в резко-неоднородных полях, страница 6

аб вг

Рисунок 2.8. Зоны свечения коронного разряда: а – наблюдаемая в эксперименте для напряжений, близких к напряжению зажигания, б – соответствующая электростатическому расчёту, в – наблюдаемая в эксперименте при напряжениях, в пять раз превышающих напряжение зажигания коронного разряда, г – соответствующая случаю (в) при электростатическом расчёте.

абвг

Рисунок 2.9. Фотографии коронного разряда: а – фотография электрода, без подачи напряжения, б-г – негативы фотографий коронного разряда: б – (4,7 кВ, 2 мкА), в – 12,1 кВ, 29 мкА), г – (16,5 кВ, 66 мкА). Напряжение зажигания коронного разряда 4 кВ.

По мере увеличения подаваемого напряжения светлая область чехла короны перемещается вглубь межэлектроднго промежутка (рис.2.10). Сначала регистрируется диффузное свечение в объёме у поверхности плоского противоэлектрода. По мере увеличения напряжения, увеличивается яркость объёмного диффузного свечения, и свечение регистрируется уже по всей длине межэлектродного промежутка. Регистрация межэлектродного диффузного свечения на фоне свечения ближней зоны коронного разряда возможна только при существенном увеличении подаваемого напряжения (в пять раз выше напряжения зажигания коронного разряда). Эксперименты показали, что размеры и граница чехла короны значительно отличаются от расчетных значений. Отдельные эксперименты показали, что появление короны сопровождается одновременным появлением электрического ветра, возникающего из-за появления в темной области короны объемного заряда. Скорость ветра в условиях эксперимента, по нашим оценкам, достигает нескольких метров в секунду. Время пересечения межэлектродного промежутка потоком ветра не превышает 0,01 сек., а время рекомбинации ионизованного газа при атмосферном давлении значительно выше. Под влиянием объемного заряда и электрического ветра границы чехла коронного разряда принимают характерные очертания с острыми выступами, а поток электрического ветра сносит ионизованный газ в межэлектродный промежуток, где ионизационные процессы невозможны из-за пониженной напряженности электрического поля, а свечение носит чисто рекомбинационный характер.

В пользу приведенной гипотезы говорит еще один факт: у противоэлектрода наблюдается расширение области, сопровождающееся увеличением яркости свечения. Это можно объяснить сразу двумя факторами:

·  Столкнувшись с преградой, струя воздуха растекается по электроду, обеспечивая тем самым снижение скорости движения в месте столкновения.

·  Как следствие, будет наблюдаться увеличение яркости свечения, т.к. ионизованные и возбуждённые частички задерживаются у поверхности плоского электрода.

Необходимо отметить, что появление свечения в межэлектродной области происходит при незначительном изменении напряжения и, соответственно, тока. Увеличение интенсивности происходит постепенно, без резкого скачка, без перехода в другую форму горения коронного разряда.

Также отметим тот факт, что вольтамперная характеристика имеет монотонно возрасающий вид, и не содержит изломов или скачков (рис.2.11).

Рисунок 2.11. Характерный вид вольтамперной характеристики коронного разряда. Отрицательная полярность.

Отметим, что при появлении свечения внутри межэлектродного промежутка хочется говорить о переходе коронного разряда в высоковольтный тлеющий разряд. Однако при этом не наблюдается характерная зонная структура тлеющего разряда, поскольку длина свободного пробега электронов значительно меньше характерных размеров чехла короны и длины межэлектродного промежутка. Похожие эффекты наблюдались и для системы электродов «игла – сфера».

Данная форма газового разряда в литературе практически не описана. По-видимому, эта форма обусловлена сильным влиянием собственного объемного заряда чехла короны. На фотографии (рис.2.12) представлен вид потока светящегося ионизованного газа, сносимого электрическим ветром. Следует особо отметить, что, несмотря на то, что ионизованный газ занимает весь межэлектродный промежуток, это не приводит к формированию стримерного канала. Система достаточно устойчиво работает в таком режиме продолжительное время. Искровой пробой промежутка возникает при более высоких напряжениях.