Влияние слоя на вольт-амперную характеристику коронного разряда

При наличии на осадительном электроде слоя, через который проте­кает ток, плотность которого j = на слое возникнет падение напряже­ния U.

Это приведет к тому, что к газо­вому промежутку уже будет прило­жено не полное напряжение источни­ка, а напряжение U1 = U - U. И чтобы

тот же ток короны I был в системе коронирующих электродов, к ним надо приложить напряжение, большее на величину U, т.е. нанесение или образование слоя на электроде сдвигает вольтамперную характеристику (ВАХ) короны в сторону больших напряже­ний источника, т.е. имеет место частичное запирание коронного разряда.

Зная падение напряжения на слое U, можно достаточно просто определить проводимость слоя толщиной Н:

=jH/ U. (2.17)

При появлении обратной ко­роны происходит излом вольтамперной характеристики за счет того, что частичные разряды в слое снижают удельное сопротивление слоя p_v1. Помимо этого, обратная корона снимает запирание прямой короны, и ее ток растет. В этом случае при определении проводимости слоя падение напряжения на слое U берут в точке излома ВАХ. По ней же может быть определена и пробивная напряженность слоя:

(3.44)

Задача 3.2.10

Система коронирующих электро­дов: «ряд проводов над плоскостью». Расстояние между проводами d = 15см; межэлектродное расстояние H_эл = 15 см. Плотность тока коронного разряда по плоскости распределена равномерно. Толщина слоя на плоскости Н_сл = 1 мм.

Измерения вольтамперных харак­теристик со слоем и без него показали, что в момент возникновения обратной короны ток на единицу длины провода составлял I = 0,13 мА/м, а падение на­пряжения на слое U = 3 кВ.

Определить проводимость слоя и его пробивную напряженность. Решение

1) Пробивная напряженность слоя = 30 кВ/см.

2) Плотность тока короны на плоскости, j = I/d=0.13 10 /0,15=0.87 10 A/м .

3) Проводимость слоя y_vl =

Сила, действующая на слой со стороны электрического поля

Сила, действующая на единицу поверхности слоя со стороны электриче­ского поля, находится по формуле

(3.45)

где - плотность заряда на единицу поверхности слоя; Е_к - сила, действую­щая на слой со стороны внешнего электрического поля (зависит от знака заря­да слоя); - сила зеркального отображения.

Установившаяся плотность заряда на поверхности слоя

(3.46)

Для слоев диэлектриков с высоким удельным сопротивлением Е_уст согласно (2.20) может достигать очень высоких величин ( ). Но диэлектриков, выдерживающих такие напряженности, нет. И при расчете силового воздействия на слой установившееся значение напряженности поля в слое Е_уст надо согласо­вывать с пробивной напряженностью слоя Е_проб И если Е_уст > Е_проб, то в (2.20) вместо Е_уст надо использовать Е_проб.

Задача 3.2.11

Найти силу, действующую на слой при его проводимости

=10^-9 (1/0м*м) и =10^-10 (1/0м*м) для следующих условий: плотность тока коронного разряда j = 10⁴ А/м²; напряженность поля коронного разряда у поверхности электрода Е_K =2 кВ/см; толщина слоя Н = 2 мм; относительная диэлектрическая проницаемость слоя = 2,1; относительная плотность возду­ха = 1.

Задача 3.2.12

Линейный ток коронного разряда в системе электродов «коаксиальные цилиндры» равен I = 100 мкА/м. Радиус внешнего электрода равен R = 0,15 м. Осажденный на электроде слой имеет следующие параметры: толщину Н=2мм; удельное сопротивление p_v1=10¹¹ Ом м; относительную диэлектрическую проницаемость = 2. Относительная плотность воздуха = 0,8.

Определить время возникновения обратной короны и силу, действующую на единицу поверхности слоя, при напряженности поля у поверхности слоя Ек=2 кВ/см.

Задача 3.2.13

Даны вольтамперные ха­рактеристики, снятые в системе электродов «коаксиальные ци­линдры» со слоем и без него. Ра­диус большего цилиндра R = 0,15 м. Толщина слоя на нем Н=2мм.

Найти пробивную напря­женность слоя, критическую плотность тока и удельное со­противление слоя при этой плот­ности.

Задача 3.2.14

Даны характеристики слоя: толщина Н = 4 мм; удельное сопротивление p_vl=10¹² Ом м; относительная диэлектрическая проницаемость =1,8. Относительная плотность воздуха = 1,3. Плотность тока коронного разряда на слой j = 1,510^-4 А/м²; Напряженность поля у поверхности слоя Е_к = 2 кВ/см.

Найти время возникновения обратной короны и силу, действующую на слой.

Задача 3.2.15

Даны вольтамперные ха­рактеристики, снятые в системе электродов «коаксиальные цилин­дры» со слоем и без него. Радиус большего цилиндра R = 0,15 м. Толщина слоя Н=5 мм.

Построить зависимость удельного сопротивления слоя p_V1 от плотности тока коронного раз­ряда j.

Задача 3.2.16

Линейный ток коронного разряда в системе электродов «коаксиальные цилиндры» равен I = 80 мкА/м. Радиус внешнего электрода R = 0,2 м. Осажденный на этом электроде слой имеет параметры: толщина слоя Н = 1,3 мм; удельное сопротивление p_v1 = 10¹¹ Ом м; относительная диэлектрическая про­ницаемость = 1,5; относительная плотность воздуха = 0,9.

Найти время возникновения обратной короны и силу, действующую на слой, при напряженности поля у поверхности слоя Ек =3 кВ/см.

Задача 3.2.17

Найти силу, действующую на порошковый слой при его проводимости = 10^-9 1/(0м м) и = 10^-10 1/(0м м) для следующих условий: плотность тока коронного разряда j = 2,3 10^-4 А/м²; напряженность поля коронного разряда у поверхности электрода Ек= 2 кВ/см; толщина слоя Н = 0,5 см; относи­тельная диэлектрическая проницаемость слоя =1,8; относительная плот­ность воздуха = 0,89.