高电压技术-第02章-气体放电的物理过程.pptxVIP

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第2章 气体放电的物理过程;2.1 气体中带电质点的产生和消失;激励能:激励所需能量叫激励能 ,其值等于两轨道能级之差。;② 撞击电离: 概念:通过撞击,给予气体质点以足够的能量,使气体质点发生的电离。;平均自由程:一个质点两次碰撞之间的平均距离。其与密度呈反比。;③ 光电离: 概念:光子给予气体质点足够的能量,使气体质点发生的电离。 条件:光子能量不小于气体的电离能。 光电子:由光电离产生的自由电子。 光的来源:;④ 热电离: 概念:由气体的热状态造成的电离称为热电离。 气体分子运动理论说明:气体的温度是其分子平均动能的度量。;⑤ 表面电离: 概念:由金属表面逸出电子的电离形式。 逸出功:从金属电极表面逸出电子所需要的能量。 电离形式: 二次发射:用有足够能量的质点撞击金属表面。 光电子发射:用短波光照射金属表面。 热电子发射:加热金属电极。 强场发射:在电极附近加强电场从电极拉出电子。;⑥ 负离子: 形成:电子与中性气体分子(原子)碰撞,不但没电离出新电子,电子反而被分子吸附形成了负离子。;2、气体中带电质点的消失: 气体中带电质点消失的方式有三种:中和、扩散、复合。 ① 中和: 带电质点在电场力作用下,宏观上沿电场作定向运动。带电质点受电场力作用而流入电极,中和电量。 由于电子质量和直径比离子小很多,加速情况和碰撞情况也大不相同,电子迁移率比离子大两个数量级。;② 扩散: 扩散指质点从浓度较大的区域扩散到浓度较小的区域,从而使带电质点在空间各处浓度趋于平均的过程。 扩散是由杂乱的热运动造成的,与电场力无关,电子扩散速度比离子快。 ③ 复合: 带有异号电荷质点相遇,还原为中性质点的过程称为复合。 复合时,电离吸收的能量以光子形式放出。复合由电场力作用,电子快,所以复合几率小,总是先变成负离子再复合。;1、概述: ① 电子崩: 当外加电场强度足够大时,带电粒子两次碰撞间积聚的动能足够发生碰撞电离。电离出来的电子和离子在 场强作用下又加入新的撞击电离,电离过程像雪???一样增长起来,称为电子崩。;② 非自持放电: 当场强较小时,电子崩有赖于外界因素,外界因素消失,电子崩也消失。 ③ 自持放电: 当外加场强足够大时,电子崩不依赖外界因素,外界因素消失后,电子崩仍能够保持。;⑤ 放电形式: 均匀电场: 不均匀电场:;2、汤森德气体放电理论: ① 三个因素(系数):;② 三个过程:;③ 帕邢曲线:;④ 汤森德气体放电理论的不足: 理论无法解释的试验现象: 放电路径为曲折细通道,形式为间歇、分段发展的; 击穿电压与阴极材料几乎无关; 放电时间比理论计算时间短。 原因: 电子崩造成的大量空间电荷导致电场畸变; 电离加剧导致光子数量剧增,空间光电离加剧;;3、流注放电理论(较均匀电场): ① 空间电荷浓度: 自由电子移动速度快,一起向阳极移动,浓度大; 正离子移动速度慢,缓慢向阴极移动,浓度小。;② 合成电场畸变: 崩头前面的电场则被强烈加强; 崩尾电场也被加强了; 崩内正负空间电荷混杂处的电场被大大减弱。;③ 流注的形成: 电子崩头部接近阳极; 崩头和崩尾处电场增强,激励和反激励放射出大量光子;崩中复合也放射出光子; 一些光子射到崩尾,造成空间光电离,形成衍生(二次)电子崩; 衍生电子崩头部移动速度快,与主崩汇合; 新的衍生电子崩在崩尾出现,一个一个向阴极发展,形成正流注。;④ 气隙的击穿: 流注通道发展到阴极; 该区域发生强烈电离,带电离子的碰撞和移动大大提升了通道的温度,导致热电离; 整个流注通道转化为火花通道,气隙的击穿完成。 ⑤ 负流注的发展速度比正流注慢。 ⑥ 概念:;⑦ 均匀电场形成流注就能自持发展,直至击穿。 ⑧ 流注理论条件:;2.3 电晕放电;电晕产生条件:极间距离对起晕电极表面最小曲率半径的比值大于一定值。;2、电晕放电的物理过程和效应: ① 物理过程(尖板试验): 负电晕(尖极为负极性):; 正电晕(尖极为正极性): 正离子移动速度慢→脉冲不规律 ② 电晕的效应: 有声、光、热等效应,表现为发出“咝咝”的声音,蓝色的晕光以及使周围气体温度升高等。 产生人可听到的噪声,对人生理、心理产生影响。 形成“电风”导致电力设备的振动和摆动。 产生高频脉冲电流,对无线电干扰。 产生能量损耗。 产生某些化学反应,加速绝缘老化。;2.4 不均匀电场气隙的击穿;2、长间隙的击穿(电弧击穿): ① 先导过程: ② 长短间隙击穿的区别: 长间隙:炽热的导电通道在放电过程中建立,需要的平均场强小。 短间隙:炽热的导电通道在放电过程后建

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