高電壓技術(shù) 第一章第五節(jié) 氣體放電的流注理論

第一章

氣體放電的基本物理過程第一節(jié)

帶電粒子的產(chǎn)生和消失第二節(jié)

電子崩第三節(jié)自持放電條件第四節(jié)起始電壓與氣壓的關(guān)系第五節(jié)氣體放電的流注理論電第六節(jié)不均勻電場(chǎng)中的放電過程第七節(jié)放電時(shí)間和沖擊電壓下的氣隙擊穿第八節(jié)沿面放電和污閃事故本章主要內(nèi)容湯遜理論的適用范圍⑴適用范圍均勻場(chǎng)、低氣壓、短氣隙［pd<36.66kPa·cm(20mmHg·cm)］⑵局限性pd較大時(shí)，解釋現(xiàn)象與實(shí)際不符放電外形湯遜理論解釋：放電外形均勻，如輝光放電；

pd大時(shí)的實(shí)際現(xiàn)象：外形不均勻，有細(xì)小分支；放電時(shí)間：Tpd大<<T湯遜擊穿電壓：Ub·pd大<<Ub·湯遜陰極材料影響湯遜理論解釋：陰極材料對(duì)放電有影響(γ過程）；

pd大時(shí)的實(shí)際現(xiàn)象：陰極材料對(duì)放電無(wú)影響；第五節(jié)氣體放電的流注理論氣體擊穿的流注放電理論對(duì)象：工程上感興趣的壓力較高的氣體擊穿，比如雷電放電并不存在金屬電極，因而與陰極上的γ過程和二次電子發(fā)射根本無(wú)關(guān)。特點(diǎn)：認(rèn)為電子碰撞電離及空間光電離是維持自持放電的主要因素，并強(qiáng)調(diào)了空間電荷畸變電場(chǎng)（使原來(lái)均勻的電場(chǎng)變成了不均勻電場(chǎng)）的作用放電過程

電子崩階段流注階段氣體擊穿電離形成二次電子崩，等離子體空間電荷畸變外電場(chǎng)第五節(jié)氣體放電的流注理論返回⒈流注理論中的電子崩過程⑴電子崩外形x-+電子崩外形好似球頭的錐體，空間電荷分布極不均勻，電子崩中的電子數(shù)：n＝eαxx(cm)0.20.30.40.50.60.70.80.91.0n92781245735220866341993059874例如，正常大氣條件下，若E＝30kV／cm，則α≈11cm-1，計(jì)算隨著電子崩向陽(yáng)極推進(jìn)，崩頭中的電子數(shù)電子崩中空間電荷的濃度分布第五節(jié)氣體放電的流注理論返回⑵空間電荷對(duì)原有電場(chǎng)的影響-+xx空間電荷的電場(chǎng)合成電場(chǎng)電子崩均勻電場(chǎng)E0電子崩頭部電場(chǎng)明顯增強(qiáng)，電離過程強(qiáng)烈，有利于發(fā)生分子和離子的激勵(lì)現(xiàn)象，當(dāng)它們回復(fù)到正常狀態(tài)時(shí)，發(fā)射出光子。崩頭內(nèi)部正負(fù)電荷區(qū)域電場(chǎng)大大削弱，但電子和正離子濃度卻是最大，有助于發(fā)生復(fù)合過程，發(fā)射出光子。大大加強(qiáng)了崩頭及崩尾的電場(chǎng)，削弱了崩頭內(nèi)正、負(fù)電荷區(qū)域之間的電場(chǎng)第五節(jié)氣體放電的流注理論⒉流注的形成流注—電離強(qiáng)度和發(fā)展速度遠(yuǎn)大于初始電子崩的新放電區(qū)（二次電子崩）以及它們不斷匯入初崩通道的過程。1：主電子崩2：二次電子崩⑴二次電子崩的形成主崩走完整個(gè)間隙后，大密度的頭部正離子空間電荷大大加強(qiáng)了后部的電場(chǎng)，并向周圍放射出大量光子光子引起空間光電離，其中電子被主電子崩頭部的正空間電荷所吸引，在畸變而加強(qiáng)了的電場(chǎng)中，造成了新的電子崩，稱為二次電子崩光子第五節(jié)氣體放電的流注理論返回⑵正流注條件：當(dāng)外加電壓＝擊穿電壓二次電子崩中的電子進(jìn)入主電子崩頭部的正空間電荷區(qū)（電場(chǎng)強(qiáng)度較小），大多形成負(fù)離子。大量的正、負(fù)帶電質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成了等離子體，這就是正流注①正流注體的形成1：主電子崩；2：二次電子崩；3：流注流注通道導(dǎo)電性良好，其頭部又是二次電子崩形成的正電荷，因此流注頭部前方出現(xiàn)了很強(qiáng)的電場(chǎng)第五節(jié)氣體放電的流注理論返回②正流注向陰極推進(jìn)流注頭部的電離，放射出大量光子，繼續(xù)引起空間光電離。流注前方出現(xiàn)新的二次電子崩，它們被吸引向流注頭部，延長(zhǎng)了流注通道流注不斷向陰極挺進(jìn)，且隨著流注接近陰極，其頭部電場(chǎng)越來(lái)越強(qiáng)，因而其發(fā)展也越來(lái)越快流注發(fā)展到陰極，間隙被導(dǎo)電良好的等離子通道所貫通，間隙的擊穿完成，這個(gè)電壓就是擊穿電壓第五節(jié)氣體放電的流注理論返回⑶苦負(fù)流儀注1：主舟電子敞崩；2：二坐次電局子崩呆；3：流壞注條件澆：當(dāng)外井加電潑壓＞搖擊穿飽電壓電壓屬較低茅時(shí)，年電子釋崩需汪經(jīng)過筍整個(gè)奮間隙艘才能訓(xùn)積聚植到足盟夠的松電子通數(shù)形盞成流渣注；電壓挑較高鞋時(shí)，殲電子庸崩不晴需經(jīng)急過整姐個(gè)間泉隙，侍其頭需部電孕離程放度已另足以鞠形成池流注主電磚子崩備頭部解的電端離很博強(qiáng)烈堅(jiān)，光狹子射撞到主樂崩前蹦方，陣在前換方產(chǎn)悶生新債的電鈴子崩劫，主視崩頭矩部的趨電子咐和二批次崩吩尾的離正離脅子形陪成混僻合通憂道，效形成盡向陽(yáng)頓極推抱進(jìn)的竟流注項(xiàng)，稱荒為負(fù)流恒注間隙射中的鞋正、墊負(fù)流船注可咽以同抗時(shí)向會(huì)兩極六發(fā)展痛。第五節(jié)氣體儉放電摘的流體注理科論返回電子雅崩是淚沿著墊電力起線直選線發(fā)予展，瘦流注念會(huì)出吃現(xiàn)曲寬折的保分支電子隙崩可照以同僅時(shí)有倘多個(gè)武互不栽影響蠢地向踢前發(fā)顫展湯遜涌放電芽是彌羊散的懇一片棕，流趁注放糾電有燭明亮填的細(xì)流通道第五節(jié)氣體伶放電級(jí)的流憲注理窩論返回⒊川流注羨理論講擊穿千過程區(qū)的總唇結(jié)由陽(yáng)蟲極向賽陰極(正流闖注)或由慕陰極烤向陽(yáng)意極(負(fù)流佳注)擊穿強(qiáng)電憐場(chǎng)作煮用下發(fā)生介碰撞樂電離畸變頁(yè)電場(chǎng)發(fā)射封光子流注非高速蕩的向電極嫂挺進(jìn)電子沖崩氣隙勉間有齡效電饑子形成逐等離版子通套道（流脊注）產(chǎn)生怠新電嘗子崩（二寒次崩閉）二次辦崩不禿斷匯陪入主廣崩第五節(jié)氣體戀放電義的流澤注理昌論返回⒋床流注距理論焰在均獄勻電圍場(chǎng)中器的自朗持放苗電條昌件流注剩形成胃的條瓦件就頸是自軍持放盈電條鵝件初崩麻頭部翅空間野電荷崗數(shù)必原須達(dá)龍到某象一臨雅界值既:eαd＝常數(shù)或αd＝常數(shù)（eαd為電子涂崩頭更部的琴電子午數(shù)）實(shí)驗(yàn)咸所得轟初崩坊頭部皺的電賢子數(shù)鑄要達(dá)鈔到108時(shí)，拳放電銜才能篩轉(zhuǎn)為練自持餐。一旦墻形成飄流注嗽，放匹電就食進(jìn)入野了新局的階創(chuàng)段，勢(shì)放電東可以尸由本它身產(chǎn)腎生的嗽空間環(huán)光電迅離而朱自行郵維持栗，即牌轉(zhuǎn)入攝自持續(xù)放電敘；如果豈電場(chǎng)某均勻彩，間犧隙就森將被危擊穿首。所垂以流闊注形憐成的蔑條件瓶就是冶自持角放電倉(cāng)條件是，在柱均勻精電場(chǎng)概中也蟲就是吩導(dǎo)致袖擊穿綿的條賀件。流注朵形成眠的條隱件第五節(jié)氣體窄放電伸的流馬注理頁(yè)論返回⒌肯流注朱理論末對(duì)pd較大源時(shí)放腦電現(xiàn)隙象的饑解釋⑴鑰放電灰外形現(xiàn)象戚：pd較大紡時(shí)，宵放電科不均策勻，找有分仰支，謀有細(xì)互小的知通道解釋線：二次山電子巷崩在雪空間鑄的形患成和恒發(fā)展滔帶有抄統(tǒng)計(jì)荷性，縱所以抗火花建通道餃常是漂曲折危的，峽并帶南有分紋枝⑵忘放電抖時(shí)間現(xiàn)象菊：放電失時(shí)間甚極短解釋：光子順以光到速傳您播，度所以導(dǎo)流注缺發(fā)展芽速度撐極快貿(mào)，這聞就可朗以說(shuō)危明pd很大