plazm_laba_6 / Лаба 6 / Лаба1(6)_v1

Государственный комитет РФ по высшему образованию

Санкт-петербургский Государственный Электротехнический Университет “Лэти”

ИССЛЕДОВАНИЕ КОРОННОГО РАЗРЯДА

Отчет по лабораторной работе №6

Студент группы 2211 Захаров Д.В.

Санкт-Петербург

2004 год

Целью работы: является ознакомление с основными свойствами корон­ного разряда и исследование работы стабилитронов на их основе.

Схема лабораторной установки

Общие сведенья: коронный разряд является самостоятельным разрядом в сравнительно плотном газе. Если к двум электродам, между которыми находится газовый промежу­ток, приложить электрическое поле, то при определенной разности потен­циалов между электродами, которую назовем критической и обозначим через U₀, возникает коронный разряд. Его появление существенным образом зави­сит от конфигурации электродов. Легче всего коронный разряд возникает между остриями, тонкими проволочками, шарами малого диаметра и т. п. Внешне коронный разряд проявляется в том, что в небольшом объеме газа (воздуха) около одного или обоих электродов возникает слабое свечение (в воздухе – сине-зеленого цвета). При прочих равных условиях вероятность появления свечения вокруг электрода, а, следовательно, короны, тем больше, чем меньше радиус кривизны электродов. Электрод, вокруг которого наблю­дается свечение, называют коронирующим электродом. Свечение, возни­кающее при коронном разряде около электрода, связано с элементарными процессами, происходящими на границе электрод - воздух или в объеме воз­духа вблизи электрода. В результате элементарных процессов в небольшом объеме воздуха вблизи электрода протекают ионизация, возбуждение, диссо­циация молекул азота и кислорода. Естественно, что в этом объеме воздуха должны развиваться и обратные процессы: рекомбинация ионов и электро­нов, образование отрицательных ионов, переход возбужденных молекул (атомов) из возбужденных состояний в нормальные с излучением квантов света и так далее. По своему спектральному составу свечение, наблюдаемое при коронном разряде в воздухе, состоит преимущественно из молекулярных по­лос испускания, принадлежащих второй положительной системе полос моле­кулярного азота и первой отрицательной системе полос ионизованного моле­кулярного кислорода, благодаря чему свечение концентрируется в сине-зеленой и ультрафиолетовой областях спектра.

Если коронирующий электрод присоединить к положительному полюсу источника питания, то коронный разряд называется положительной короной. При присоединении коронирующего электрода к отрицательному полюсу - отрицательной короной. Практически различия между спектральным соста­вом свечения, возникающего при положительной и отрицательной короне, не существует, хотя есть некоторая разница в самом характере свечения. В слу­чае положительной короны свечение вокруг коронирующего электрода рас­пределяется равномернее, чем при отрицательной короне. В последнем слу­чае свечение сосредоточено у отдельных точек коронирующего электрода. Кроме того, критические потенциалы коронного разряда и искрового пробоя Uп неодинаковы.

Возникновение коронного разряда объясняется, появлением вблизи коронирующего электрода резкой неоднородности электрического поля, значи­тельно превосходящей напряженность электрического поля на других участ­ках воздушного промежутка между электродами. Для возникновения корон­ного разряда напряженность поля у электрода должна превосходить электри­ческую прочность воздуха. В результате большой напряженности электриче­ского поля слой воздуха вблизи коронирующего электрода, будет пробит и станет проводящим. При этом около электрода возникает корона. Радиус проводящего слоя возрастает до тех пор, пока на его границе напряженность электрического поля не станет равной электрической прочности воздуха. Та­ким образом, при коронном разряде пробой газа распространяется не на весь воздушный междуэлектродный промежуток. Если приложенную к электро­дам разность потенциалов увеличивать сверх критического потенциала U0, то с повышением U - сила разрядного тока быстро увеличивается, а толщина коронирующего слоя около электрода возрастает. Когда разность потенциа­лов между электродами достигает нового значения Uп, наступает искровой пробой всего газового промежутка.

Обработка результатов

Отрицательная корона

S _3.1

I мкA	1	5	10	15	20	30	45
U кB	3,9	4,5	5	5,5	6	6,3	7

S _3.2

I мкA	1	5	10	15	20	25	29
U кB	4,5	5	5,5	6	6,4	6,8	7

S _3.3

I мкA	1	5	10	15	18
U кB	4,5	5,5	6,3	6,8	7

S _3.4

I мкA	1	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	80	112
U кB	4	4,3	4,5	4,6	4,75	5	5,2	5,4	5,4	5,5	5,6	6,2	7

S _3.5

I мкA	1	5	10	15	20	30	35	45	60
U кB	4,5	4,7	5	5,4	5,6	6	6,3	6,5	7

Положительная корона

S _3.1

I мкA	0,1	5	9
U кB	4,5	6,3	7

S _3.2

I мкA	3	5	6
U кB	5,1	6,6	7

S _3.3

I мкA	2	4
U кB	5,6	7

S _3.4

I мкA	1	5	12	17	27
U кB	4,8	4,9	5	5,4	7

S _3.5

I мкA	1	6	10	15	25	27
U кB	5	5,2	5,5	5,7	6,3	7,8

Расчет значений коэффициента А

Осуществляется по формуле , константа А рассчитывается для каждого значения h (расстояние от иголки до электрода). U₀ напряжение возникновения короны.

Отрицательная корона

k^-=1.6*10-4 м2 /В сек

S _3.1 (H₁=5.5 мм, U₀ =3,9 кВ)

A= 1,2*10⁸

S _3.2 (H₁=6.5 мм, U₀ =4,5 кВ)

A= 1,25*10⁸

S _3.3 (H₁=8 мм, U₀ =4.5 кВ)

A= 5,6*10⁸

S _3.4 (H₁=6.5 мм, U₀ =4 кВ)

A= 3,125*10⁸

S _3.5 (H₁=6.5 мм, U₀ =4,5 кВ)

A= 2,26*10⁸

Положительная корона

k⁺= 1.8 1О^-4 м2 /В сек

S _3.1 (H₁=5.5 мм, U₀ =3,9 кВ)

A= 2,65*10⁹

S _3.2 (H₁=6.5 мм, U₀ =4,5 кВ)

A= 2,65*10⁹

S _3.3 (H₁=8 мм, U₀ =4.5 кВ)

A= 2,26*10⁹

S _3.4 (H₁=6.5 мм, U₀ =4 кВ)

A= 4,06*10⁸

S _3.5 (H₁=6.5 мм, U₀ =4,5 кВ)

A= 1,9*10⁸

Вывод: при проведении работы было иисследовано возникновение коронного разряда в газах. В результате, из полученных вольт-амперных характеристик следует, что ток возникающий при отрицательной короне тем выше, чем ближе игла в анодной пластине (при том же значении напряжения); и тем выше, чем больше плотность иголок на единицу площади.

5