课件：第章-气体放电的基本物理过程-.ppt

高电压工程基础（第二版） 施围 邱毓昌 张乔根（西安交通大学）编著 刘青（西安科技大学）制作,1,第2章 气体放电的基本物理过程,2.1 带电粒子的产生与消失 2.2 放电的电子崩阶段 2.3 自持放电条件 2.4 不均匀电场中放电的极性效应,2,2.1 带电粒子的产生与消失,气体中电子与正离子的产生,（1）热电离,（2）光电离,（3）碰撞电离,3,（4）分级电离,潘宁效应，如下图，混合气体的击穿强度低于这两种气体各自的击穿强度。,4,电极表面的电子逸出,（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,5,气体中负离子的形成,电子亲合能：可用来衡量原子捕获一个电子的难易，越大则越易形成负离子。,负离子的形成使自由电子数减少，因而对放电发展起抑制作用。,6,带电质点的消失,（1）带电质点的扩散 带电质点从浓度较大的区域向浓度较小的区域的移动，从而使浓度变得均匀的过程，称为带电质点的扩散 （2）带电质点的复合 带异号电荷的质点相遇，发生电荷的传递和中和而还原为中性质点的过程，称为复合。,7,2.2 放电的电子崩阶段,非自持放电和自持放电的不同特点,电流随外施电压的提高而增大，因为带电质点向电极运动的速度加快复合率减小,电流饱和，带电质点全部进入电极，电流仅取决于外电离因素的强弱（良好的绝缘状态）,电流开始增大，由于电子碰撞电离引起的,电流急剧上升放电过程进入了一个新的阶段（击穿）,外施电压小于U0时的放电是非自持放电。电压到达U0后，电流剧增，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。,8,电子崩的形成（BC段电流剧增原因）,9,影响碰撞电离的因素,10,2.3 自持放电条件,pd 值较小的情况（汤逊）,（1）汤逊自持放电判据,（2）气体击穿的巴申定律,（3）气体密度对击穿的影响,11,pd 值较大的情况（流注）,原电场明显畸变,二次电子的主要来源是空间的光电离,（1）流注的形成条件,12,流注放电特点：,（2）流注自持放电条件（即形成流注的条件）,汤逊放电理论与流注放电理论的比较：,流注理论可以解释汤逊理论无法说明的pd值大时的放电现象。 两种理论各适用于一定条件的放电过程，不能用一种理论取代另一种理论。,13,半径为r的球间隙的放电特性与极间距d的关系,2.4 不均匀电场中气体放电的特点,稍不均匀电场和极不均匀电场的不同特点,放电具有稍不均匀场间隙的特点击穿电压与电晕起始电压相同,放电具有极不均匀场间隙的特点电晕起始电压明显低于击穿电压,放电过程不稳定，分散 属于过渡区,14,极不均匀电场中的电晕放电,（1）电晕放电的起始场强,是气体相对密度；m1表面粗糙度系数，理想光滑导线取1，绞线0.80.9； 好天气时m2=1，坏天气时m2可按0.8估算。,15,（2）电晕放电的危害与对策,16,（2）电晕放电的利用,在某些情况下可以利用电晕放电产生的空间电荷来改善极不均匀场的电场分布，以提高击穿电压。,导线板电极的空气间隙击穿电压（有效值）与间隙距离的关系 1D=0.5mm 2D=3mm 3D=16mm 4D=20mm 虚线尖-板电极间隙 点划线均匀场间隙,17,不均匀电场中放电的极性效应,负极性棒板间隙的电晕起始电压比正极性棒板电极低 负极性棒板间隙击穿电压比正极性棒板电极高,18,2.5 放电等离子体,等离子体：带正电荷粒子和带负电荷粒子几乎等量混合，整体呈电中性的一种集合体。 等离子体的分类： （1）等温等离子体：电子温度与离子温度、气体温度相等时的等离子体称为等温等离子体。 （2）不等温等离子体：电子温度与离子温度、气体温度不相等时的等离子体称为不等温等离子体。,19,2.5 放电等离子体,等离子体的术语： （1）缓和时间 （2）德拜半径 （3）电子等离子体振动 （4）磁场中等离子体粒子 （5）电导率,20,2.5 放电等离子体,平衡等离子体：等温等离子体中离子、电子和中性气体分子的平均热运动动能相等，与各自的成分无关，处于热平衡状态，称为平衡等离子体。 非平衡等离子体：在电子和离子的碰撞过程中，由于电子与离子的质量相差很大，电子只能把很少一部分能量传给离子。电子虽然在碰撞过程中损失掉小部分能量，但很快又会从外电场获得能量。因此，电子温度高于离子温度，形成所谓的非平衡态等离子体。,21,后面内容直接删除就行 资料可以编辑修改使用 资料可以编辑修改使用 资料仅供参考，实际情况实际分析,感谢您的观看和下载,The user can demonstrate on a pr