Пробой диэлектриков. (Лекция 2)

1.

vDe vDi
Электроны намного быстрее ионов покидают
промежуток и поглощаются анодом
Таунсендовский (темный) разряд.
Условие самостоятельности (i=1 мкА).
Для поддержание самостоятельного
разряда достаточно лишь приложенного
напряжения
Число электронов в лавине в промежутке
длиной S c учетом «прилипания»
Ne e( ) S - коэффициент прилипания
(2) Ni N e 1 - число образовавшихся ионов
(1)
Искажение электрического поля
в промежутке, обусловленное
лавиной
-эффективный коэффициент извлечения
электрона из катода при столкновении с +ионом
10 4
Условие генерации новой лавины
откуда
(4)
e( ) S 1
(3)
1
N i 1

2.

Разряд в форме стримера
Лавина переходит в стример формируется при
Ni,e 107 109
Это достигается в плотных , включая нормальные условия, газах и
достаточно длинных (свыше 2см) газовых промежутков S
vдрейфа vстримера
Анодный стример
формируется после
пересечении лавиной
промежутка
при ( S 20 )
( x 20, x S )
vстримера 106 108 см / с
Фотография катодного стримера
S=30 мм U=42 кВ, P=740 торр
После пересечения
стримером промежутка
наступает стадия главного
разряда- образование
хорошо проводящего
светящегося канала искры

3.

Закон Пашена. Подобие разрядных промежутков
1
Выше имели условие
(1)
e( ) S 1
самостоятельности разряда в
виде
η=0
При низких давлениях P
(2)
ln
1
S
В однородном поле
1
S 1
e 1
В то же время экспериментально
подтвержденная формула Таунсенда (см.(3)
выше) дает
B
PAe E / P
где E – напряженность электрического поля, А, В – константы газа
U
(4) E
S
B (P S )
U пр
A (P S )
ln
(5)
1
ln
Приравнивая выражения для α найдем
Данное напряжение также
носит название начального, как
минимально необходимое для
поддержания ионизационных
процессов
(6)
U пр f ( P S )

4.

Влияние температуры – обратное по
отношению к росту давления
U пр U прПашена 0.386
Pмм рт. ст.
TK
(1)

5.

Отклонения от закона Пашена
1) Низкие (близкие к вакууму) давления. Главная роль принадлежит процессам на
электродах в частности на катоде
2) Высокие давления и длины промежутков. Основной механизм разряда
стример и объемная фотоионизация. Появление вторичных лавин в объеме
ведет к снижению пробивного напряжения.
Практическое использование закона Пашена
1) Вакуумная изоляция установок высокого напряжения
2) Газовая изоляция высокого давления
3) При конструировании следует избегать минимума кривой
Пашена, в которой Uпр≈300 В

6.

Практическая аппроксимация кривой Пашена ( правая ветвь)
(1)
U пр a( S ) b S
Постоянные
(2)
P T0
P0 T
- относительная
плотность воздуха
[T]=K
Воздух
O2
N2
H2
He
Ne
a, кВ/см
24.5
26
23.5
12.6
2.01
1.82
b, кВ/см^1/2
6.4
6.35
9.55
4.33
1.55
1.57
Eпр
U пр
S
a b
S
S Eпр

Пробой диэлектриков. (Лекция 2)

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.