Исследование электрических характеристик высоковольтного разряда в жидкометаллических средах
Курсовой проект - Физика
Другие курсовые по предмету Физика
±ое твердых диэлектриков считается, что электроны могут вырываться из электродов или из молекул примесей, например путем туннельного эффекта за счет действия сильного электрического поля, или путем термоионизации примесей и попадают в зону проводимости. При электрическом пробое диэлектрика основными носителями тока, как и в газах, являются ионы.
Реальные диэлектрики отличаются от идеальных, прежде всего наличием в теле диэлектрика микропор, микротрещин, проводящих микровключений, в особенности на поверхности раздела электрод-диэлектрик. Они возникают в процессе изготовления электроизоляционной конструкции, хотя в ряде случаев могут образоваться и в процессе эксплуатации, например в результате вибрации, или механических напряжений. Наличие пор и, связанное с ними возникновение ионизационных явлений, является одним из главных факторов ухудшения свойств электрической изоляции в процессе эксплуатации, т.н. старения диэлектриков.
Для загрязненных, либо недостаточно очищенных диэлектриков, а также для полупроводников и резистивных материалов, механизм пробоя связан с процессами электропроводности и нагревания материалов
1.3 Особенности протекания импульсного тока в жидкости
.3.1 Механизм протекания импульсного тока в молекулярных жидкостях
Жидкости по своей природе бывают атомарные и молекулярные. Атомарные жидкости - это металлические расплавы. Молекулярные жидкости это - вода, электролиты, расплавы солей, электролитов. Они бывают сильно- и слабопроводящие.
Основными носителями тока в таких жидкостях являются ионы самой жидкости и ионы примесей. Механизм протекания импульсного электрического тока в молекулярных жидкостях вначале считался аналогичным механизму протекания электротока в газах, считая жидкость плотным газом. Это основывалось на схожести картины разряда и на некоторой схожести разрядных зависимостей. В жидкости, кроме особо чистых сжиженных благородных газов, свободные электроны не могут существовать. При попадании свободных электронов в жидкость они сначала сольватируются, затем прилипают к нейтральным молекулам, образуя тем самым, отрицательные ионы. Поэтому понятие длины свободного пробега для жидкости невозможно ввести. В реальных условиях на электрическую прочность жидкости влияет множество факторов, как, например, давление, температура, величина межэлектродного зазора, напряженности электрического поля, величины приложенного напряжения и т.д.
.3.2 Общие положения импульсного разряда (пробоя) в жидкости
При превышении некой критической величины напряженности электрического поля (пробивной) напряженности происходит явление инициирования разряда в жидкости. Под инициированием разряда понимается процесс создания в жидкости токопроводящего канала, замыкающего межэлектродный промежуток. В основе этого процесса могут лежать различные физические явления. Основным среди них является пробой жидкости под действием приложенного к электродам напряжения. При достаточно больших напряженностях электрического поля пробой жидкости подобно пробою газа характеризуется образованием лидеров, которые развиваются от одного электрода к другому. При малых напряженностях поля и в жидкостях, обладающих достаточно большой проводимостью, между электродами вначале образуется газовая полость, по которой затем происходит электрический пробой.
Кроме этих явлений для инициирования разряда могут применяться и другие способы, например, испарение металлических проволочек, которыми предварительно замыкаются электроды. Для инициирования разряда может применяться предварительный пробой межэлектродного промежутка под действием высокого напряжения от вспомогательного источника, а также пробой по газовому пузырьку, искусственно образованному между электродами.
Разнообразие способов инициирования разрядов вызывается потребностью создавать разряды в различных условиях, а именно: при различных начальных рабочих напряжениях, в жидкостях с разной проводимостью и под разным гидростатическим давлением, а также потребностью формировать каналы разрядов с различными параметрами. Последнее важно для согласования сопротивления канала с сопротивлением подводящей цепи, чтобы сделать несущественными потери при передаче энергии от конденсатора в канал [10,11].
Для пробоя жидкостей существуют специфические зависимости электрической прочности от наличия примесей. В принципе увеличение количества таких примесей, как механические твердые частицы, пузырьки, примеси, увеличивающие электропроводность приводит к уменьшению электрической прочности. Зачастую электрическая прочность является не физической характеристикой жидкости, а технологической характеристикой жидкости и способа ее приготовления [10].
Наиболее очевидной представляется гипотеза об ударной ионизации электронами молекул жидкости. На основе этой гипотезы разработан ряд моделей пробоя, позволяющих оценить электрическую прочность жидкостей и даже предсказать характер изменения электрической прочности с разветвлением структуры молекул. Подбор параметров дает возможность получить значения электрической прочности Eпр, близкие к экспериментальным данным. Однако при слабых изменениях внешних условий: температуры Т, давления Р, длительности импульса t теоретические оценки существенно расходятся с экспериментом. Согласно моделям Eпр является характеристикой жидкости и не зависит от Т и Р, тогда как в экс?/p>