气体放电理论.pptxVIP

第1页/共92页气体放电理论第2页/共92页主要内容气体中带电质点的产生和消失气体放电机理电晕放电不均匀电场中气体击穿的发展过程雷电放电第3页/共92页1.2 气体放电机理气体放电的主要形式汤森德放电理论流注放电理论 第4页/共92页3、流注放电理论 对象：工程上感兴趣的压力较高的气体击穿，如大气压力下空气的击穿特点：认为电子碰撞电离及空间光电离是维持自持放电的主要因素。并强调了空间电荷畸变电场的作用 通过大量的实验研究（主要在电离室中进行的）说明放电发展的机理 第5页/共92页电离室研究放电时的电路图N－电离室；S－火花间隙；L、L、K－短路回路 电离室结构示意图 1－照射火花间隙；2－石英窗；3－电极 4－玻璃壁；5－橡皮膜；6－绝缘柱 第6页/共92页电子崩阶段：碰撞电离，空间电荷畸变外电场流注阶段：光电离，形成二次电子崩，形成等离子体流注放电理论自持放电条件：空间光电离流注理论对? S较大时放电现象的解释第7页/共92页5电子崩.exe电子崩阶段电子崩外形 好似球头的锥体，空间电荷分布极不均匀第8页/共92页电子崩（头）中的电子数：n＝e ?x例如，正常(标准)大气条件下，若E＝30kV／cm，则? ?11cm-1，计算随着电子崩向阳极推进，崩头中的电子数第9页/共92页空间电荷畸变了外电场 大大加强了崩头及崩尾的电场，削弱了崩头内正、负电荷区域之间的电场第10页/共92页电子崩头部 电场明显增强，电离过程强烈，有利于发生分子和离子的激励现象，当它们回复到正常状态时，发射出光子崩头内部正负电荷区域电场大大削弱，有助于发生复合过程，发射出光子第11页/共92页流注阶段1：主电子崩 2：二次电子崩 3：流注光电离、二次崩电子崩走完整个间隙后，大密度的崩头电子和崩尾正离子空间电荷大大加强了前部（非常小的间隙）和后部的电场，崩中部电场大为减弱。崩头部发生强烈的电离，并引起向周围放射出大量光子光子引起空间光电离，其中电子被主电子崩头部的正空间电荷所吸引，在受到畸变而加强了的电场中，造成了新的电子崩，称为二次电子崩第12页/共92页7流注.exe正流注的形成（外加电压等于击穿电压时!）二次电子崩中的电子进入主电子崩头部的正空间电荷区（电场强度较小），大多形成负离子。大量的正、负带电质点构成了混合通道（有人称等离子体），这就是正流注流注通道导电性良好，其头部又是二次电子崩形成的正电荷，因此流注头部前方出现了很强的电场1—主电子崩2—二次电子崩3—流注第13页/共92页正流注向阴极推进流注头部的电离放射出大量光子，继续引起空间光电离。流注前方出现新的二次电子崩，它们被吸引向流注头部，延长了流注通道流注不断向阴极挺进，且随着流注接近阴极，其头部电场越来越强，因而其发展也越来越快流注发展到阴极，间隙被导电良好的火花通道（热电离!）所贯通，间隙的击穿完成，这个电压就是击穿电压 第14页/共92页负流注的形成（电压高于击穿电压!）电压较低时，电子崩需经过整个间隙才形成流注，电压较高时，电子崩不需经过整个间隙，其头部电离程度已足以形成流注主电子崩头部的电离很强烈，光子射到主崩前方，在前方产生新的电子崩，主崩头部的电子和二次崩尾的正离子形成混合通道，形成向阳极推进的流注，称为负流注间隙中的正、负流注可以同时向两极发展。第15页/共92页正流注的分支（高电压时）在较高电压下，正流注的发展可能出现分支均匀电场中形成流注的机制：初始电子崩头部的电荷必须积累到一定的程度，使电场畸变并加强到一定程度，已造成足够的空间光电离均匀电场中流注--自持--击穿！第16页/共92页试验测量结果：电子崩在电离室中得到的初始电子崩照片图a和图b的时间间隔为1?10-7秒p=270毫米汞柱，E=10.5千伏/厘米初始电子崩转变为流注瞬间照片p＝273毫米汞柱，E=12千伏/厘米电子崩在空气中的发展速度约为1.25?107cm/s第17页/共92页试验测量结果：正流注在电离室中得到的阳极流注发展过段的照片正流注的发展速度约为1?108?2?108cm/s第18页/共92页试验测量结果电子崩是沿着电力线直线发展，流注会出现曲折的分支电子崩可以同时有多个互不影响地向前发展当某个流注由于偶然原因向前发展得更快时，其周围的流注会受到抑制！汤森德放电是弥散的一片！流注放电有明亮的细通道！第19页/共92页自持放电条件一旦形成流注，放电就进入了新的阶段，放电可以由本身产生的空间光电离而自行维持，即转入自持放电了如果电场均匀，间隙就将被击穿。所以流注形成的条件就是自持放电条件，在均匀电场中也就是导致击穿的条件第20页/共92页流注理论对?S较大时放电现象的解释 放电外形： ? S较大时，放电具有通道形式 流注中电荷密度很大，电导很大，其中电场强度较小。因此流注出现后，对周围空间内的电