Зависимость начального напряжения от частоты
Условие самостоятельности разряда. Начальное напряжение. Закон Пашена. Особенности возникновения самостоятельного разряда в промежутках с неоднородным полем: начальная напряженность, закон подобия, влияние полярности.
Условие самостоятельности разряда:
|
где L – расстояние между электродами,
или:
|
άL=K; ά=Ap exp(-Bp/E);
E=U/L;
|
Закон Пашена: при неизменной температуре пробивное напряжение газа
в промежутке с однородным полем является функцией произведения давления на расстояние между электродами.
Uo – начальное напряжение, минимальное напряжение, при котором выполняется условие самостоятельности разряда.
Одн. поле: Up=24.5δL+6.4 [sqrt(δL)]; Ep=24.5δ+6.4[sqrt(δ/L)].
Неодн. поле: разрядное напряжение – полная потеря промежутком диэлектрических свойств.
Uн=f(pL, R1/L, R2/L...).
Закон подобия: для неоднородного поля при неизменной температуре начальное напряжение является функцией произведения давления газа на 1 из геометрических размеров промежутка и отношений к этому размеру всех остальных геометрических размеров, опред-щих форму промежутка.
Uo при «+» электроде больше, чем при «-», т.к. γ меньше,
Uo~(1/ γ) => при «-» фотоионизация не только в объёме,но и на электроде
Если разрядный промежуток несимметричный, то пробивное напряжение зависит от полярности электрода с меньшим радиусом кривизны.
Up при «-» полярности стержня выше, чем при «+». Объясняется это разной подвижностью электронов и ионов, котор. Усиливают или ослабляют поле
| При том же напряжении, но при отрицательном стержне величина Eл будет примерно такой же, как и при положительном стержне, так как напряженности электрического поля |
в промежутках одинаковы и, следовательно, одинаково число электронов и ионов в лавинах. Однако результирующ. напряженность Ерез=Еo+Eлсущественно меньше, чем при “+” стержне. =>, при отрицательном стержне для формирования стримера, а значит, и для пробоя промежутка не обходимо повышать напряжение. Вывод: Пробивное напряжение при положительной полярности меньше. Пробой - полная потеря электрической прочности промежутка
| Влияние геометрии и kн: | Данная завис-ть для пост. Плотности Воздуха и |
| пост. R для коакс. Системы электродов. 1 – нач. напр. 2- пробивн. Напр. Если радиус наружного цилиндра сохранять пост., а внутреннего увеличивать, но нач. напр. Вначале будет возрастать а потом снизится до 0. Это связано с тем, что при увеличении ro происходит как уменьшение коэф-та неоднородности, так и длины промежутка. |
| Область I – с резконеодн. Полем, но корона имеет лавинный хар-р. II- с резконеодн. Полем, корона имеет стримерный хар-р. III – некороеирующие промежутки. Зависимость нач. напряжения от относит плотности газа, при разных отношениях радиусов. |
| при отрицательном стержне для формирования стримера, а значит, и для пробоя промежутка не обходимо повышать напряжение. |
Вывод: Пробивное напряжение при положительной полярности меньше
При кратковременных импульсах значение разрядного напряжения воздушных промежутков зависит от продолжительности воздействия. Если к промежутку приложено напряжение, достаточное для пробоя, то для развития и завершения разряда в промежутке необходимо определенное время tp, называемое временем разряда. Развитие самостоятельного разряда начинается с появления в промежутке эффективного начального электрона, что является случайным событием. Время ожидания эффективного электрона tc подвержено разбросу и поэтому называется статистическим временем запаздывания разряда. Это первая составляющая времени разряда. Другой составляющей, имеющей также статистический характер, является время формирования разряда tф, т. е. время от момента появления начального электрона до завершения пробоя промежутка. При достаточно большой длительности фронта импульса имеет значение также холостое время tx, представляющее собой время подъема напряжения до значения Uн. Т.о время разряда определяется как:
|
Если длительность приложенного к промежутку импульса меньше времени разряда, то пробоя не произойдет, хотя значение напряжения было бы достаточным для этого при длительном воздействии. Составляющие tc и tф
зависят от значения напряжения на промежутке. При увеличении напряжения повышается вероятность того, что появляющиеся в промежутке электроны станут эффективными и tс уменьшится. Сокращается также и tф, поскольку
при большем напряжении возрастает интенсивность разрядных процессов.
Up=f(tp) – вольт-секундная характеристика (зависит от формы импульса).
| Грозовые импульсы: | 1 – слабонеоднородное и однородное поле; 2 – резконеоднородное поле (грозовые импульсы). | Вольт-секундная хар-ка изоляции- Зависимость max напряжения от времени действия импульса. | |
| |||
| Коммутационные импульсы: |
| ||
| лав – лавинная стадия; стр – стримерная стадия; лид – лидерная стадия; г.р. – главный разряд. | ||
| (1) |
|
| m, n w берутся из справочника |
k<1 при влажности больше нормальной. Это происходит т.к. пары воздуха электроотрицательны происходит захват электрона с образованием
ионов “-” ,в следствие чего разрядное напряжение Uр возрастает.
Зависимость начального напряжения от частоты