Щеточный разряд
Щеточный разряд — это электрический пробойный разряд, аналогичный коронному разряду , который возникает на электроде с приложенным к нему высоким напряжением , погруженном в непроводящую жидкость, обычно в воздух. Для него характерны многочисленные светящиеся извивающиеся искры, плазменные стримеры, состоящие из ионизированных молекул воздуха, которые неоднократно выбрасываются из электрода в воздух, часто с потрескивающим звуком. [1] [2] Стримеры расходятся веерообразно, придавая им вид «кисти».
Коронный и щеточный разряды иногда называют одноэлектродными , поскольку они возникают вблизи одного электрода и не распространяются так далеко, как электрод, на котором находится напряжение противоположной полярности в цепи, как электрическая дуга ( двухэлектродный разряд). ) делает.
- Коронный разряд — возникает в острых точках и краях (радиус < 1 мм). Это равномерная ионизация ( тлеющий разряд ), видимая как тусклое стационарное голубое свечение, затухающее по мере распространения от проводника.
- Щеточный разряд — возникает на изогнутом электроде (радиус от 5 до 50 мм). [3] вблизи плоского электрода. Он состоит из короткого канала ионизации, который распадается на веер из множества движущихся стримеров, направленных к другому электроду. Если электрод слишком острый, вместо кистевого разряда обычно возникает коронный разряд.
- Дуговой или искровой разряд — «двухэлектродный» разряд, который возникает, когда ионизированный канал распространяется от одного электрода к другому. [4] Это позволяет течь большому току, высвобождая большое количество энергии.
Как щеточный, так и коронный разряды представляют собой локальные области рядом с проводниками, где из-за высокого напряжения воздух подвергся электрическому пробою : он ионизировался и стал проводящим, позволяя току просачиваться в воздух. Они возникают, когда электрическое поле в проводнике превышает диэлектрическую прочность воздуха, «разрушительный градиент потенциала», примерно 30 киловольт на сантиметр. При этом напряжении электроны в воздухе ускоряются электрическим полем до достаточно высокой скорости, так что они отбивают другие электроны от молекул газа при столкновении с ними, создавая ионы и дополнительные электроны, которые продолжают ионизировать дополнительные молекулы в цепной реакции. Электрическое поле максимально в острых точках проводника, поэтому в этих точках обычно образуются разряды. Поскольку электрическое поле уменьшается с увеличением расстояния от проводника, оно в конечном итоге падает ниже значения, необходимого для ионизации, поэтому коронные и щеточные разряды имеют ограниченную протяженность и локализуются вблизи проводника.
возникающий в очень высокого напряжения оборудовании сверхвысокого напряжения , таком как линии электропередачи , радиопередатчики и их антенны , источники питания ЭЛТ и источники питания для научного оборудования, такого как лазеры и ускорители частиц Щеточный разряд, , представляет собой серьезное нарушение электрической изоляции и может привести к пожару. опасность. Как и другие электрические дуги , разряды кисточек выделяют газообразный озон , который может быть вредным для находящихся рядом людей в замкнутом пространстве и со временем может вызвать охрупчивание некоторых пластмасс. Катушки Теслы, производящие щеточные и стримерные разряды, выставляются для развлечения на научных ярмарках и рок-концертах.
Способность электрического разряда вызывать взрыв в легковоспламеняющихся атмосферах измеряется эффективной энергией разряда. Эффективная энергия щеточных разрядов составляет 10-20 мДж, что значительно больше, чем у коронных разрядов 0,1 мДж. Поэтому кистевые разряды считаются взрывоопасными, а коронные разряды — нет. Щеточные разряды могут возникать при попадании заряженного изоляционного пластика (например, полиэтилена ) на проводник.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кайзер, Кеннет Л. (2005). Электростатический разряд . ЦРК Пресс . стр. 2,73–2,75. ISBN 0849371880 .
- ^ Бриттон, Лоуренс Г. (2010). Предотвращение опасности статического возгорания при химических операциях . Джон Уайли. стр. 20–24. ISBN 978-0470935392 .
- ^ Кайзер, Кеннет Л. (22 сентября 2005 г.). Электростатический разряд . ЦРК Пресс. ISBN 9780849371882 .
Когда электрическое поле возле электрода с радиусом или кривизной примерно от 5 до 50 мм достаточно велико (около 500 кВ/м). Видны неправильные множественные пути разряда, похожие на щетку. ... Если электрод слишком острый, вместо кистевого разряда обычно возникает коронный разряд.
- ^ Банерджи, Санджой (27 ноября 2002 г.). Промышленные опасности и безопасность предприятий . ЦРК Пресс. ISBN 9781560320692 .
Искровой разряд возникает внезапным взрывом, который перекрывает зазор между двумя проводящими поверхностями, каждая из которых имеет радиус кривизны > 50 мм. С другой стороны, разряды кисти не могут преодолеть разрыв и происходят быстро друг за другом, создавая впечатление кисти. Коронный разряд образует светящуюся область вокруг проводника и непрерывно разряжается в областях с радиусом кривизны < 1 мм.