气体电介质绝缘特性一.ppt

自持放电 当电压达到Uc后，气体中发生了强烈的电离，电流剧增。同时气体中电离过程只靠电场的作用已可自行维持，而不再继续需要外电离因素了。因此Uc以后的放电形式也称为自持放电 * 由非持放电转入自持放电的电压称为起始电压 如电场比较均匀，则间隙将被击穿，此后根据气压、外回路阻抗等条件形成辉光放电、火花放电或电弧放电，而起始电压Uc也就是间隙的击穿电压UB 如电场极不均匀，则当放电由非自持转入自持时，在大曲率电极表面电场集中的区域发生电晕放电，这时起始电压是间隙的电晕起始电压，而击穿电压可能比起始电压高很多 * 1.2.2 汤逊放电理论 汤逊放电理论 流注放电理论 这两种理论互相补充，可以说明广阔的pd（压 力和极间距离的乘积）范围内气体放电的现象 * 汤逊理论认为，当均匀电场、低气压、短间隙（pd较小）条件下，电子的碰撞电离和正离子撞击阴极造成的表面电离起这主要作用，气隙的击穿电压大体上是pd的函数 * （1）电子崩的形成 （? 过程 ） UUb后，一个起始电子自电场获得一定动能后，会碰撞电离出一个第二代电子；这两个电子作为新的第一代电子，又将电离出新的第二代电子，这时空间已存在四个自由电子；这样一代一代不断增加的过程——形成电子崩 * ? 系数——一个电子沿着电场方向行经单位长度后，平均发生的碰撞电离次数（形成电子崩） 如设每次碰撞电离只产生一个电子和一个正离子， ? 即是一个电子在单位长度行程内新电离出的电子数或正离子数 β系数——一个正离子沿着电场方向行经单位长度后平均发生的碰撞电离次数 （离子崩）——可以忽略 γ系数——碰撞阴极表面的正离子，使阴极金属表面平均释放出的自由电子数 （阴极发射电子） * 气体电介质绝缘特性一 第2讲 1 气体电介质的绝缘特性（一） * 1.1 气体中带电粒子的产生和消失 在电场作用下，气隙中带电粒子的形成和运动过程 气隙中带电粒子是如何形成的？ 气隙中的导电通道是如何形成的？ 气隙中导电通道形成后是如何维持持续放电的？ * 原子激励和电离 原子能级 以电子伏（eV）为单位 1eV＝1V×1. 6×10-19C＝1.6×10-19J 原子激励 原子在外界因素作用下，其电子跃迁到能量较高的状态，所需能量称为激励能We 激励状态恢复到正常状态时，辐射出相应能量的光子，光子（光辐射）的频率? * 原子电离—— 原子在外界因素作用下，获得能量，使其一个或几个电子脱离原子核的束缚而形成自由电子和正离子的过程 电离过程所需要的能量——电离能Wi（10-15 eV），也可用电离电位Ui（V） * 1.1.1 气体中带电粒子的产生 （一）气体分子的电离可由下列因素引起： （1）电子或正离子与气体分子的碰撞电离 （2）各种光辐射（光电离） （3）高温下气体中的热能（热电离） （二） 金属（阴极）的表面电离 * （一）碰撞电离 自由行程：粒子在两次碰撞之间的行程 电子的平均自由行程要比分子和离子的大得多 气体分子密度越大，其中粒子的平均自由行程越小。对于同一种气体，其分子密度和该气体的密度成正比 * 自由行程的分布： 具有统计性的规律。粒子的自由行程大于x的概率为 如果起始有n0个粒子（或一个粒子的相继n0次碰撞），则其中行过距离x后，尚未被碰撞的粒子数（或次数）n(x)应为 * 粒子的平均自由行程 ?：一个粒子在与气体分子相邻两次碰撞之间自由地通过的平均行程 电子在其自由行程内从外电场获得动能 ，能量除决定于电场强度外，还和其自由行程有关 * （一）碰撞电离 气体放电中，碰撞电离主要是由电子和气体分子碰撞而引起的 在电场作用下，电子被加速而获得动能。当电子的动能满足如下条件时，将引起碰掩电离 碰撞电离的形成与电场强度和平均自由行程的大小有关 * （二）光电离 光辐射引起的气体分子的电离过程称为光电离 自然界、人为照射、气体放电过程 当气体分子受到光辐射作用时，如光子能量满足下面条件，将引起光电离，分解成电子和正离子 光辐射能够引起光电离的临界波长（即最大波长）为 对所有气体来说，在可见光（400?750nm）的作用下，一般是不能直接发生光电离的 * (三）热电离 因气体热状态引起的电离过程——热电离（碰撞电离与光电离的综合） 气体分子的平均动能和气体温度的关系为 在它们相互碰撞时，就可能引起激励或电离 在高温下，例如发生电弧放电时，气体温度可达数千度，气体分子动能就足以导致发生明显的碰撞电离