Александров 1 плазма. Исследование коронного разряда
 Скачать 147.57 Kb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина) Кафедра ЭПУ отчет по лабораторной работе №1 по дисциплине «Вакуумная и плазменная электроника» Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ КОРОННОГО РАЗРЯДА
Санкт-Петербург 2021 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
S 3.2
S 3.3
S 3.4
S 3.5
 Положительная корона S 3.1
S 3.5
 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 =4 кВ)
Ã= 1,3*10-8 S 3.2 (H1=6.5 мм, U0 =4,3 кВ)
à = 7,25*10-8 S 3.3 (H1=8 мм, U0 =4,8 кВ)
à = 3,8*10-8 S 3.4 (H1=6.5 мм, U0 =4,8 кВ)
à = 1,5*10-8 S 3.5 (H1=6.5 мм, U0 =4,2 кВ)
à = 2,4*10-8 Положительная корона k+= 1.8 1О-4 м2 /В сек S 3.1 (H1=5.5 мм, U0 =5,7 кВ)
à = 4,12*10-9 S 3.5 (H1=6.5 мм, U0 =5 кВ)
à = 3,47*10-9   Вывод: при выполнении лабораторной работы нами был исследован коронный разряд в газах. И были выведены следующие закономерности: Для отрицательного коронного разряда наблюдается менее однородное свечение, чем при положительном, что мы могли наблюдать в ходе самого эксперимента. Кроме того, мы можем заметить, что критические потенциалы коронного разряда и искрового пробоя Uп неодинаковы. Также было обнаружено, что 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. 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. В ходе лабораторной работы нами были найдены теоретическая и практическая вольт – амперные характеристики (между собой они довольно схожи). Небольшое расхождение возникает из – за ряда факторов: 1) Во время лабораторной работы мы должны были подбирать нужные нам значения тока (путем поворота ручки), что вносит свою погрешность. 2) Мы измеряли ток и напряжение прибором, у которое есть деления. И если смотреть немного под другим углом, то каждый раз наблюдается другое значение. |