高电压是技术11.1综述.ppt

1.1.1 带电质点的产生 2、电极表面的电子逸出 电子从电极表面逸出所需的能量可通过下述途径获得 ： （1）正离子撞击阴极 （2）光电子发射 （3）强场发射 （4）热电子发射 电子亲合能：使基态的气体原子获得一个电子形成负离子时所放出的能量，其值越大则越易形成负离子。 电子亲合能未考虑原子在分子中的成键作用，为了说明原子在分子中吸引电子的能力，在化学中引入电负性概念。 因此，外施电压小于 时的放电是非自持放电。电压达到 后，电流剧增，且此时间隙中电离过程只靠外施电压已能维持，不再需要外电离因素了。外施电压达到 后的放电称为自持放电， 称为放电的起始电压。 当棒具有负极性时，阴极表面形成的电子立即进入强电场区，造成电子崩，如图1-9（a）所示。当电子崩中的电子离开强电场区后，电子就不再能引起电离，面以越来越慢的速度向阳极运动。一部分电子直接消失于阳极，其余的可为氧原子所吸附形成负离子。 小结 气体中电离的方式可分为热电离、光电离、碰撞电离和分级电离。 气体放电过程中，带电质点除在电场作用下定向运动，还可能因扩散和复合使带电质点在放电空间消失。 巴申定律 ：出现在汤逊理论之前，总结了击穿电压与的关系曲线， 即 电晕放电是极不均匀电场所特有的一种自持放电形式。开始出现电晕时的电压称为电晕起始电压，而此时电极表面的场强称为电晕起始场强。 3. 稍不均匀电场中的极性效应 稍不均匀电场意味着电场还比较均匀，高场强区电子电离系数 达足够数值时，间隙中很大一部分区域中的 也达到相当值，起始电子崩在强场区发展起来，经过一部分间隙距离后形成流注。流注一经产生，随即发展至贯通整个间隙，导致完全击穿。 在高电压工程中常用的球—球间隙、同轴圆柱间隙等属稍不均匀电场。 稍不均匀电场间隙的放电特点和均匀电场相似，气隙实现自持放电的条件就是气隙的击穿条件。在直流电压作用下的击穿电压和工频交流下的击穿电压幅值以及50％冲击击穿电压都相同，击穿电压的分散性也不大，这也和均匀电场放电特点一致。 稍不均匀场也有一定的极性效应，但不很明显。高场强电极为正极性时击穿电压稍高；为负极性时击穿电压稍低。这是因为在负极性下电晕易发生，而稍不均匀场中的电晕很不稳定。 从击穿电压的特点来看，稍不均匀场的极性效应与极不均匀场的极性效应结果相反。在稍不均匀场中，高场强电极为正电极时，间隙击穿电压稍高；高场强电极为负电极时，间隙击穿电压稍低。而在极不均匀场中却是高场强电极为正时，间隙击穿电压低；高场强电极为负时，间隙击穿电压高。 电晕的起始电压就是间隙击穿电压。 正离子撞击阴极 光电子发射 强场发射 热电子发射 电子从电极表面逸出所需的能量可通过下述途 径获得 汤逊理论认为：在低气压、 较小的条件下，二次电子的来源是正离子撞击阴极使阴极表面发生电子逸出。并引入 系数表示每个正离子从阴极表面平均释放的自由电子数。 由第一节公式，实际自由行程长度等于或大于xi的 概率为 ，所以也就是碰撞电离的概率。 根据碰撞电离系数 的定义，即可得出： (1-14) 由第一节公式 内容可知，电子的平均自由长度 与气温 成正比、与气压 成反比，即： (1-15) 当气温 不变时，式(1-14)即可改写为： 式中A、B是两个与气体种类有关的常数。 由上式不难看出： 电场强度E增大时， 急剧增大; 很大或很小时， 都比较小。 (1-16) 所以，在高气压和高真空下，气隙不易发生放电现象，具有较高的电气强度。 高气压时， 很小，单位长度上的碰撞次数很多，但能引起电离的概率很小； 低气压和真空时， 很大，总的碰撞次数少，所以 也比较小。 2、汤逊理论 前述已知，只有电子崩过程是不会发生自持放电的。要达到自持放电的条件，必须在气隙内初始电子崩消失前产生新的电子（二次电子）来取代外电离因素产生的初始电子。 实验现象表明，二次电子的产生机制与气压和气隙长度的乘积（ ）有关。 值较小时自持放电的条件可用汤逊理论来说明； 值较大时则要用流注理论来解释。 （1） 过程与自持放电条件 由于阴极材料的表面逸出功比气体分子的电离能小很多，因而正离子碰撞阴极较易使阴极释放出电子。此外正负离子复合时，以及分子由激励态跃迁回正常态时，所产生的光子到达阴极表面都将引起阴极表面电离，统称为 过程。 为此引入系数。 设外界光电离因素在阴极表面产生了一个自由电子，此电子到达阳极表面时由于 过程，电子总数增至