КОРОННЫЙ РАЗРЯД
КОРОННЫЙ РАЗРЯД
Высоковольтный самостоят. электрический разряд в газе при давлении p?1 атм, возникающий в резко неоднородном электрич. вблизи электродов с большой кривизной поверхности (острия, провода). В этих зонах происходят и возбуждение нейтр. ч-ц газа при их соударениях с эл-нами, в результате вокруг электродов возникает святящийся - «корона». При пост. напряжении различают два вида короны: 1) униполярную (положительную или отрицательную), когда коронирует электрод только одного знака и во внеш. зоне движутся ионы этого же знака; если коронирует , во внеш. зоне в электроотрицат. газе движутся отрицат. ионы, в электроположительном - эл-ны; 2) биполярную, когда коронируют электроды обоих знаков и во внеш. зоне навстречу друг другу движутся ионы разных знаков.
Осн. процессами генерации эл-нов, обеспечивающими воспроизводство лавин и, следовательно, самостоятельность К. р., являются на поверхности электродов и объёмная собств. излучением разряда. Носители заряда, знак к-рых совпадает со знаком напряжения на коронирующем электроде, выносятся из зоны ионизации во внеш. зону, где условие самостоятельности разряда уже не выполняется. Объёмный внеш. зоны ослабляет напряжённость поля в зоне ионизации и ограничивает силу тока короны. С увеличением приложенного напряжения увеличивается, но напряжённость электрич. поля на поверхности коронирующего электрода сохраняется неизменной, равной или близкой к напряжённости возникновения короны. В воздухе при атм. давлении напряжённость поля, при к-рой начинается К. р. на проводе радиусом 1 см, равна 39 кВ/см.
Структура зоны ионизации различна в зависимости от давления и рода газа, полярности и типа приложенного напряжения, размеров и формы коронирующего электрода. Она может быть непрерывной (напр., положит. К. р. на тонких проволоках) и прерывистой (К. р. на толстых проводах). При К. р. перем. тока конвективный , обусловленный движением объёмного заряда во внеш. зоне, замыкается на противолежащий электрод токами смещения. При напряжении с частотой?105 Гц возникает т. н. высокочастотная корона, резко отличающаяся от перечисленных выше структурой области ионизации и величиной тока.
Корона на проводах возд. линий электропередачи высокого напряжения приводит к потерям энергии. Прерывистый характер короны создаёт также дополнит. радиопомехи и акустич. .
К. р. применяется в пром-сти, в электрофильтрах для очистки газов, а также в процессах т. н. электронно-ионной технологии при нанесении порошковых и лакокрасочных покрытий.
Физический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия . . 1983 .
КОРОННЫЙ РАЗРЯД
Высоковольтный самостоятельный электрический разряд в газе
достаточной плотности (1 атм), возникающий в резко неоднородном электрич. поле вблизи электродов с малым радиусом кривизны (остриё, тонкие проволоки и т. п.). Бледно-голубое или фиолетовое свечение разряда по аналогии с ореолом солнечной короны дало повод к названию. Помимо излучения в видимой, УФ (гл. обр.), а также в более коротковолновой частях спектра, К. р. сопровождается движением частиц газа от коронирующего электрода (т. н. электрич. ветром), шелестящим шумом, иногда радиоизлучением, хим. реакциями (напр., образованием озона и окислов азота в воздухе).
При пост. напряжении различают корону униполярную (положительную или отрицательную в зависимости от знака коронирующего электрода) и биполярную, когда коронируют оба электрода. Ионизация и возбуждение нейтральных частиц газа лавинами электронов локализованы в огранич. зоне - т. н. зоне ионизации (ЗИ). Из ЗИ во внеш. зону (ВЗ) движется поток носителей заряда, знак к-рых совпадает со знаком заряда коронирующего электрода. Образующийся тормозит дальнейшее развитие процессов ионизации, ослабляя в среднем поле вблизи коронирующего электрода, что локализует ЗИ вблизи коронирующего электрода. При любом напряжении на электродах (большем, чем появления короны, и меньшем, чем напряжение пробоя) объёмный заряд ВЗ имеет такую величину и , при к-рых градиент поля у поверхности коронирующего электрода остаётся практически неизменным и по величине близким к градиенту начала короны. Т. о., интенсивность К. р. регулируется собств. объёмным зарядом.
Воспроизводство лавин электронных
в ЗИ и стационарность К. р. при положит. короне обеспечиваются фотоионизацией собственными излучениями возбуждённых атомов и молекул газа: новый образуется в результате поглощения кванта излучения в газе вблизи условной внеш. границы ЗИ, а дальше лавина развивается по направлению к коронирующему электроду. При отрицат. короне ( электронных лавин от коронирующего электрода) новый электрон освобождается в результате фотоэмиссии с поверхности катода (см. Фотоэффект).
В разреженном воздухе, в нек-рых др. газах и при весьма большой кривизне электродов возможны иные . Особенности в механизме воспроизводства лавин и связанная с ними разница в распределении ионов и электронов в ЗИ определяют нек-рые внеш. различия в К. р. разной полярности. Для отрицат. короны характерны: локализация ЗИ в виде отдельных, более или менее однородно распределённых по поверхности электрода светящихся очагов; большая, чем при положит. короне, зависимость напряжения возникновения короны от поверхности электрода; разрывность во времени процессов ионизации и ВЧ-колебания тока (радиоизлучение с почти однородным частотным спектром до неск. МГц). Для положит. короны на электродах весьма малого радиуса кривизны характерны однородный светящийся чехол, тесно прилегающий к поверхности электрода, отсутствие ВЧ-колебаний в токе и отсутствие радиоизлучения.
При уменьшении степени неоднородности поля (радиус кривизны электрода свыше неск. мм), а также с повышением напряжения К. р. приобретает не однородную, а стримерную (иногда факельную или кустовую) форму. В этом случае активные процессы выносятся на значит. расстояния от поверхности электрода (десятки см). Вместо однородного чехла положит. корона имеет вид отдельных отшнурованных ярко светящихся каналов ( стримеров),
размывающихся по концам в диффузное свечение. Возникают ВЧ-колебания тока и радиоизлучение, часто более мощные, чем при отрицат. полярности.
Распределение напряжённости поля в пределах 311 мало отличается (в среднем) от такового в неионизов. газе (эл.-статич. ). Поэтому нет оснований считать чехол короны хорошо проводящим слоем.
Пороговая напряжённость поля на поверхности электрода, по достижении к-рой возникает К. р., зависит от радиуса кривизны электрода, рода и плотности газа и практически не зависит от материала электрода.
Потери энергии при К. р. происходят гл. обр. во ВЗ и лишь в малой степени в ЗИ. При пост. напряжении и одном коронирующем электроде это - тепловые потери униполярного потока ионов, рассеивающих энергию при столкновении с частицами нейтрального газа. При двух коронирующих электродах (биполярный К. р.) встречные потоки ионов разных знаков частично рекомбинируют, ослабляя экранирующий эффект заряда ВЗ и усиливая интенсивность процессов в ЗИ. К. р. применяется в промышленных устройствах для зарядки ионами потоков диспергированных материалов для их осаждения силами электрич. поля (электрофильтры и электросепараторы, устройства "эл.-статич. окраски", нанесения защитных или декоративных покрытий и т. п.). На высоковольтных линиях передачи энергии корона на проводах вызывает потери, особо значительные при атм. осадках (до сотен кВт/км). К. р. является также источником значит. радиопомех.
Лит.:
Капцов Н. А., Коронный разряд, М.-Л., 1947; Loeb Leonard В., Electrical coronas. Their basic physical mechanisms, Berk.-Los Angeles, 1965; Попков В. И., Электропередачи сверхвысокого напряжения [раздел Проблемы короны], в кн.: Наука и человечество, 1967. Международный ежегодник, М., 1967. В. И. Попков.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. - М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1988 .
Смотреть что такое "КОРОННЫЙ РАЗРЯД" в других словарях:
Электрический разряд в газе, возникающий обычно при давлении не ниже атмосферного, если электрическое поле между электродами (в виде острий, тонких проводов) неоднородно. Ионизация и свечение газа в коронном разряде происходят только в… … Большой Энциклопедический словарь
коронный разряд - коронный разряд; корона Разряд, при котором сильно неоднородное электрическое поле дополнительно заметно искажено объемными зарядами ионов вблизи электродов, где происходит ионизация и возбуждение (свечение) газа или жидкости … Политехнический терминологический толковый словарь
коронный разряд - Более или менее постоянный светящийся электрический разряд в атмосфере, исходящий от возвышающихся над землей предметов или от летящих воздушных судов, иногда сопровождается треском. Syn.: огни святого Эльма … Словарь по географии
коронный разряд - корона — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы корона EN coronacorona discharge … Справочник технического переводчика
У этого термина существуют и другие значения, см. Разряд … Википедия
Электрический разряд в газе, возникающий обычно при давлении не ниже атмосферного, если электрическое поле между электродами (в виде острых, тонких проводов) неоднородно. Ионизация и свечение газа в коронном разряде происходят только в… … Энциклопедический словарь
Корона, электрический разряд в газе, возникающий обычно при давлении не ниже атмосферного, если электрическое поле вблизи одного или обоих электродов резко неоднородно. Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности… … Энциклопедия техники
Электрическая корона, разновидность тлеющего разряда (См. Тлеющий разряд); возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов. Подобные поля формируются у электродов с очень большой… … Большая советская энциклопедия
Для возбуждения коронного разряда нужны два электрода — один произвольной формы, другой с малым радиусом кривизны, между ними газ, например воздух, под давлением, близким к атмосферному. Электроды и газ — это вещества. Для построения вепольной системы требуется еще и электрическое поле. Оно создается источником высокого напряжения, к полюсам которого подсоединяют электроды. При включении источника между электродами возникает неоднородное электрическое поле. Неоднородность обусловлена большой кривизной поверхности одного из электродов. Так, для провода диаметром 20 мкм, подвешенного над плоскостью на высоте 200 мм, отношение напряженности поля у поверхности провода к напряженности у плоскости равно примерно 10 000.
Коронный разряд — источник свободных зарядов, ионов и электронов. Заряды возникают в чехле короны и поступают в зону дрейфа, дальнейшим их движением мы можем управлять с помощью полей. Ионы могут использоваться либо непосредственно (носители вещества и заряды), либо для создания зарядов на поверхности микрообъектов. Многоплановость применения коронного разряда как источника ионов предопределена его уникальными свойствами:
Низкой температурой (в чехле она не выше 150 °С, в зоне дрейфа — практически равна температуре окружающей среды, в то время как в дуге или скользящих разря- дах — до 1500 °С и выше);
Отсутствием движущихся частей (в отличие от трибоэлектрических зарядных установок);
Высокой стабильностью и непрерывностью работы, простотой регулировки;
Высоким КПД, поскольку нагрев в короне мал, и почти вся энергия расходуется на разделение и перемещение зарядов.
Корона применяется для получения заряженных слоев на больших поверхностях: игольчато-коронные нейтрализаторы статического электричества (а. с. 446956, 433658), коронатор для электрофотографических аппаратов (а. с. 504173), использование слоя зарядов на поверхности листовых и рулонных диэлектрических материалов в качестве своеобразного «электрода» для измерения сопротивления этих материалов (а. с. 369513, 459742, 494596).
Если через внешнюю зону короны пропускать вещество в диспергированном виде, ионы оседают на поверхности частиц, движущихся к осадительным электродам: электрофильтр с переменной по длине интенсивностью короны (а.
с. 553000), электрокоронные сепараторы (а. с. 445470, 504559, 564883), усиление коагуляции аэрозолей в коронном разряде (539607), электроосаждение порошкообразных материалов (а. с. 396724, 559726), зарядка частиц электрофотографического проявителя (а. с. 455314, 511563).
Характеристики коронного разряда (начальное напряжение, ток) чувствительны к изменению таких параметров газа, как наличие примесей (в молекулярном и аэрозольном видах), давление, скорость потока. На этом основано измерение параметров газа в коронном разряде.
В патенте США 3742475 предлагается коронно-разрядный датчик загазованности для обнаружения галогенных примесей, например фреона; по патенту США 3569825 примеси электроотрицательных газов измеряются по колебаниям тока коронного разряда. В а. с. 131903, 131904 описан коронно-разрядный датчик для безынерционного анализа газовых смесей, в а. с. 266283 предложен коронный гигрометр.
Осаждение ионов на частицы аэрозоля, находящиеся во внешней зоне, уменьшает ток короны, поскольку частицы движутся медленнее ионов. Естественно, что по уменьшению тока можно измерить концентрацию и гранулометрический состав дисперсной фазы аэрозоля, что и положено в основу различных вариантов такого способа (а. с. 340942, 372483, 453626, 575547).
В а. с. 217656 предложен коронно-разрядный датчик давления газа, в а. с. 486402 — способ определения давления наполняющего газа в лампах накаливания по току коронного разряда.
Коронный разряд используют также для создания в больших объемах необходимой ионизационной обстановки (аэроионизаторы). Примеры: коронное антисептирование пищевых продуктов (а. с. 459210), интенсификация проращиваниязеленого солода (а. с. 553280), повышение урожайности овощей (а. с. 660612).
Таким образом, коронный разряд можно использовать в следующих случаях:
· для создания заряженных слоев на больших поверхностях;
· зарядки аэрозолей;
· дозировки порошков;
· регулирования теплопередачи;
· изучения физикиионов;
· измерения состава газовых смесей;
· измерения параметров взвешенных в газе аэрозолей;
· измерения давления газа;
· измерения скорости газовых потоков;
· измерения кривизны поверхности (радиусов проводов, кромок);
· осуществления химических реакций (озонаторы, аэроионизаторы, воздействие на поверхность).
Целью работы: Является ознакомление с основными свойствами коронного разряда и исследование работы стабилитронов на их основе.
Коронный разряд является самостоятельным разрядом в сравнительно плотном газе.
Если к двум электродам, между которыми находится газовый промежуток, приложить электрическое поле, то при определенной разности потенциалов между электродами, которую назовем критической и обозначим через U 0, возникает коронный разряд. Его появление существенным образом зависит от конфигурации электродов. Легче всего коронный разряд возникает между остриями, тонкими проволочками, шарами малого диаметра и т. п. Внешне коронный разряд проявляется в том, что в небольшом объеме газа (воздуха) около одного или обоих электродов возникает слабое свечение (в воздухе – сине-зеленого цвета). При прочих равных условиях вероятность появления свечения вокруг электрода, а, следовательно, короны, тем больше, чем меньше радиус кривизны электродов. Электрод, вокруг которого наблюдается свечение, называют коронирующим электродом. Свечение, возникающее при коронном разряде около электрода, связано с элементарными процессами, происходящими на границе электрод – воздух или в объеме воздуха вблизи электрода. В результате элементарных процессов в небольшом объеме воздуха вблизи электрода протекают ионизация, возбуждение, диссоциация молекул азота и кислорода. Естественно, что в этом объеме воздуха должны развиваться и обратные процессы: рекомбинация ионов и электронов, образование отрицательных ионов, переход возбужденных молекул (атомов) из возбужденных состояний в нормальные с излучением квантов света и т. д. По своему спектральному составу свечение, наблюдаемое при коронном разряде в воздухе, состоит преимущественно из молекулярных полос испускания, принадлежащих второй положительной системе полос молекулярного азота и первой отрицательной системе полос ионизованного молекулярного кислорода, благодаря чему свечение концентрируется в сине-зеленой и ультрафиолетовой областях спектра.
Если коронирующий электрод присоединить к положительному полюсу источника питания, то коронный разряд называется положительной короной. При присоединении коронирующего электрода к отрицательному полюсу – отрицательной короной. Практически различия между спектральным составом свечения, возникающего при положительной и отрицательной короне, не существует, хотя есть некоторая разница в самом характере свечения. В случае положительной короны свечение вокруг коронирующего электрода распределяется равномернее, чем при отрицательной короне. В последнем случае свечение сосредоточено у отдельных точек коронирующего электрода. Кроме того, критические потенциалы коронного разряда и искрового пробоя U П неодинаковы.
Возникновение коронного разряда объясняется, появлением вблизи коронирующего электрода резкой неоднородности электрического поля, значительно превосходящей напряженность электрического поля на других участках воздушного промежутка между электродами. Для возникновения коронного разряда напряженность поля у электрода должна превосходить электрическую прочность воздуха. В результате большой напряженности электрического поля слой воздуха вблизи коронирующего электрода будет пробит и станет проводящим. При этом около электрода возникает корона. Радиус проводящего слоя возрастает до тех пор, пока на его границе напряженность электрического поля не станет равной электрической прочности воздуха. Таким образом, при коронном разряде пробой газа распространяется не на весь воздушный междуэлектродный промежуток. Если приложенную к электродам разность потенциалов увеличивать сверх критического потенциала U 0, то с повышением U – сила разрядного тока быстро увеличивается, а толщина коронирующего слоя около электрода возрастает. Когда разность потенциалов между электродами достигает нового значения U П, наступает искровой пробой всего газового промежутка.
Отрицательный коронный разряд
В разрядном промежутке коронного разряда электроны осуществляют ударную ионизацию, возбуждение и диссоциацию молекул воздуха. В итоге каждый свободный электрон способен на своем пути к аноду создать ряд новых электронов, образующих движущуюся от катода к аноду лавину. Наряду с образованием такой лавины в зоне ионизации появляются и положительные ионы, которые под действием электрического поля начинают двигаться к катоду, а также значительное число возбужденных молекул и атомов. При этом, например, молекулы воздуха под действием электронного удара в коронном разряде могут возбуждаться до высоких энергий. Такие возбужденные молекулы (атомы) при переходе в нормальное состояние испускают кванты с большой энергией, преимущественно в области вакуумного ультрафиолета, для которых характерен весьма большой показатель поглощения. Поглощаясь в воздушном промежутке, кванты будут ионизовать новые молекулы. Появление новых центров ионизации приводит к возникновению новых электронных лавин.
По мере удаления от катода напряженность электрического поля убывает, что в свою очередь приводит к уменьшению скорости движения (энергии) свободных электронов в лавине. На некотором расстоянии L От катода электрическое поле ослаблено настолько, что свободные электроны, движущиеся в лавине, практически перестанут производить дальнейшую ионизацию молекул (атомов) воздуха, из-за чего коэффициент объемной ионизации станет приблизительно равным нулю. Оставшиеся в воздушном промежутке свободные электронные с малыми энергиями либо рекомбинируют с положительными ионами, либо же, взаимодействуя с атомами и молекулами кислорода, образуют отрицательные ионы. Вероятность образования отрицательных ионов в воздухе при нормальной плотности весьма велика из-за большого электронного сродства атомарного и молекулярного кислорода.
Следовательно, на расстоянии от катода свыше L , то есть за пределами области отрицательного коронного разряда, образуется внешняя униполярная область, носителями тока в которой являются отрицательные ионы кислорода (O2, О-). Под действием электрического поля такие ионы медленно перемещаются к аноду. Из-за малой подвижности отрицательных ионов кислорода за пределами области коронного разряда в воздушном промежутке образуется отрицательный пространственный заряд, который будет препятствовать продвижению к аноду отрицательных ионов, что приведет к ограничению силы тока коронного разряда.
Несколько иная картина создается при образовании отрицательной короны в электроположительных газах, например, в чистом азоте. В этом случае за пределами области коронного разряда также находятся отрицательные заряды, однако, носителями тока являются свободные электроны. Поскольку подвижность свободных электронов во много раз больше подвижности отрицательных ионов, при одной и той же силе тока плотность объемного заряда, образуемая свободными электронами, значительно меньше плотности объемного заряда, создаваемого отрицательными ионами кислорода. Поэтому в чистых электроположительных газах отрицательный объемный пространственный заряд ограничивает ток коронного разряда гораздо слабее, чем в газах, способных образовывать отрицательные ионы.
Положительный коронный разряд
В этом случае коронирующий электрод является анодом, а катодом служит электрод с большим радиусом кривизны (например, плоскость). При положительной короне основная роль отводится электронам, возникающим в процессе объемной фотоионизации молекул воздуха между электродами. При достаточно большой напряженности электрического поля свободный электрон приобретает значительную энергию на своем пути движения к аноду. Электроны, движущиеся в сильном электрическом поле, на своем пути к аноду станут ионизовать молекулы воздуха, что приведет к образованию электронной лавины, которая в конечном итоге попадает на анод. У анода, то есть в области положительного коронного разряда, протекают не только процессы ионизации электронным ударом, но и процессы возбуждения молекул воздуха и их продуктов диссоциации. Кванты света, испущенные такими молекулами (атомами), будут ионизовать в объеме газа новые молекулы. Образовавшиеся таким образом фотоэлектроны пополняют убыль электронов в области коронного разряда.
За пределами области положительного коронного разряда в межэлектродном воздушном промежутке находятся положительные ионы азота N2+, N+, которые под действием электрического поля медленно перемещаются к катоду. Эти положительные ионы создают положительный пространственный заряд, ограничивающий силу тока коронного разряда. Как и в случае отрицательной короны, при увеличении разности потенциалов между электродами толщина коронирующего слоя в положительной короне возрастает и при некоторой критической разности потенциалов наступает искровой пробой.
Сила тока коронного разряда определяется величиной сопротивления внешней области короны. Поэтому для нахождения вольтамперной характеристики надо решать уравнение Пуассона для внешней области короны. Полная система уравнений, описывающих распределение поля во внешней области коронного разряда, имеет вид:
Обычно на практике пользуются простыми приближенными формулами, либо найденные эмпирически, либо выведенными на основе теоретических расчетов при значительном упрощении задачи.
Дейтш, решая задачу приближенно, вывел формулы характеристики короны для следующих случаев:
– провод – плоскость
Где H – расстояние от провода до плоскости; R 0 – радиус коронирующего провода; K – подвижность заряженных частиц (положительная K +=1.8·10–4 м2/B·сек, отрицательная K – =1.6·10–4 м2/B сек); U 0 – напряжение возникновения короны;
– провод на равном расстоянии H между двумя плоскостями
– проводов радиуса R 0, расположенных на равном расстоянии от плоскостей и на расстоянии D один от другого;
Константа А рассчитывается отдельно для каждого значения H и D .
Для любой конфигурации электродов ток коронного разряда можно представить следующим выражением
Прерывистые явления в коронном разряде
И положительная, и отрицательная корона сопровождается в воздухе характерным звуковым явлением – шипением. Это шипение носит несколько различный характер в случае положительной и отрицательной короны и при каждой из них изменяется с изменением силы коронного тока. Таким образом, уже непосредственное визуальное наблюдение коронного разряда указывает на ряд прерывистых явлений в короне. Прерывистый характер коронного разряда был обнаружен Тричелем. Коронный ток, как показал Тричель, слагается из периодических и правильно чередующихся импульсов. При повышении напряжения сила тока в каждом импульсе остается неизменной, а общая сила тока коронного разряда увеличивается за счет увеличения частоты чередования импульсов.
Каждый регулярный импульс представляет собой обычным образом развивающийся ряд лавин, сопровождаемой фотоионизацией в окружающем объеме газа. Как показали исследования, прерывистые явления тока коронного разряда наблюдались только в электроотрицательных газах и при наличии последних в смеси газов хотя бы в небольшом количестве.
Частота чередования импульсов Тричеля обуславливается, временем накопления и рассасывания пространственного заряда.
Применение коронного разряда в технике
Вольт-амперная характеристика тока коронного разряда данного промежутка зависит от геометрии промежутка, наполняющего его газа и состояния электродов. В некоторых газоразрядных приборах используется зависимость "критического потенциала" от одного из параметров разрядного промежутка (приборы для определения температуры, давления, влажности газа).
Отрицательный коронный разряд применяется для зарядки и последующего осаждения электрическим полем взвешенных в газе посторонних мелких частиц: пылинок, частиц дыма (аэрозолей) мелко распыленных продуктов и т. д. Такая аппаратура носит название электрофильтра.
Если через область с коронным разрядом проходят неодинаковые по размерам и физической природе частицы, то происходит их частичное разделение. Это явление используется в электросепараторах.
Коронный разряд также применяется для непрерывного и безинерционного анализа газовых смесей. В этом случае при изменении состава газа в разрядном промежутке изменяется напряжение коронного разряда.
Большое различие в подвижности положительных ионов и электронов в разрядном промежутке позволяет использовать коронный разряд также для выпрямления и стабилизации высокого напряжения.
В последнее время коронный разряд нашел применение в экспериментальной ядерной физике. Счетчики медленных нейтронов (типа СНМ-9, СНМ-13) работают в режиме коронного разряда. Широкое применение коронный разряд находит в электрографии, в электроокраске, медицине, сельском хозяйстве, в промышленности для нанесения порошковых покрытий, в текстильной промышленности и т. д.
Стабилитроны коронного разряда
Стабилитроны – это газоразрядные неуправляемые приборы, предназначенные для поддержания неизменным выходного напряжения на нагрузке при изменении нагрузочного тока или напряжения в сети. Стабилитроны коронного разряда применяются для стабилизации напряжения в маломощных нагрузках. Приборы выполняются в стеклянных или керамических оболочках – баллонах, наполненных смесью инертных газов.
Последовательно в цепь со стабилитроном включается сопротивление для ограничения разрядного тока и обеспечения работы схемы стабилизации. Нагрузка включается параллельно стабилитрону.
При увеличении напряжения на входе увеличивается ток через стабилитрон и ограничительное сопротивление R Б. За счет увеличения тока через R Б на нем увеличивается падение напряжения, а напряжение на стабилитроне остается практически неизменным. При уменьшении входного напряжения ток через стабилитрон и через резистор R Б уменьшается, падение напряжения на R Б уменьшается, а напряжение на стабилитроне остается неизменным. Так как, нагрузка подключена параллельно стабилитрону, то на ней поддерживается постоянное напряжение, не зависящее от колебаний входного напряжения.
Стабилитроны коронного разряда предназначены как для непосредственной стабилизации напряжения, так и в качестве опорных элементов в высоковольтных электронных стабилизаторах при токах не более 1.5 мА и напряжениях 0.3…30 кВ. Применяются в цепях питания фотоумножителей, электронно-оптических преобразователей изображения, в цепях отражательных электродов клистронов, в цепях электрографических установок и т. д. Баллоны наполняются смесью водорода и азота. Эти стабилитроны относительно стабилитронов тлеющего разряда имеют более пологие вольт-амперные характеристики и увеличенную проводимость до возникновения разряда (утечка до 2 мкА). Для возникновения разряда необходимо время до 30 сек.
Сопротивление нагрузки R Н должно быть такой величины, чтобы при известных изменениях U Вх и токе нагрузки I Н ток через стабилитрон I Ст не превышал значения максимального тока стабилизации, указанного в справочнике.
Стабилизирующие свойства стабилитронов коронного разряда определяются их динамическим сопротивлением R Д, которое находится из вольт-амперной характеристики.
Коэффициент стабилизации в зависимости от изменения входного напряжения при постоянном токе через нагрузку I Н определяется как:
Коэффициент стабилизации в зависимости от изменения тока нагрузки при постоянном входном напряжении определяется как:
Если входное напряжение в N раз больше выходного, то есть ,
То сопротивление R Б можно определить из выражения
В предлагаемой работе схема лабораторной установки позволяет проводить исследование стабилитрона коронного разряда СГ302С. Балластное сопротивление R Б и сопротивление нагрузки R Н выполнены так, что можно установить требуемое значение тока нагрузки и необходимую по расчету величину балластного сопротивления.
Порядок выполнения работы
1. Ознакомиться с руководством к лабораторной работе и схемой лабораторной установки. Установить ручку регулятора напряжения в положение, соответствующее нулевому напряжению.
2. Снять ВАХ отрицательного коронного разряда промежутка игла – плоскость для трех фиксированных расстояний между электродами: H 1 = 5.5 мм; H 2 = 6.5 мм; H 3 = 8 мм.
3. Снять ВАХ отрицательного коронного разряда промежутка ряд игл – плоскость для двух значений расстояния между иглами в ряду B = 7.5 мм и B = 2.5 мм. В обоих случаях расстояние между электродами Н = 6.5 мм. Для каждого случая рассчитать ток с одного острия.
4. По указанию преподавателя для одного значения Н снять ВАХ промежутка игла – плоскость для положительной короны.
5. С помощью осциллографа исследовать прерывистые явления коронного разряда с острия для отрицательной короны. Снять зависимость частоты и амплитуды колебаний тока коронного разряда от среднего значения тока для трех одиночных игл.
Исследование работы стабилитрона коронного разряда СГ302С-1 проводится по указанию преподавателя. ВНИМАНИЕ! Ток через стабилитрон не должен превышать 100 мкА.
6. Снять ВАХ стабилитрона I Ст = F (U Ст).
R Б1… R Б7 = 10 мОм, 5.1 мОм, 1.8 мОм, 750 кОм, 510 кОм, 300 кОм, 1.3 мОм.
7. Снять нагрузочную характеристику стабилитрона I Н = F (U Н), U Н = F (I Н). R Н1… R Н7 = 1.8, 5.1, 10, 10, 10, 20, 10 мОм.
8. Снять стабилизационную характеристику U Н = F (U Вх) для указанного режима стабилизации.
1. Цель работы. Схему лабораторной установки.
2. Таблицы с экспериментальными данными и графики полученных зависимостей.
Каждый знает, что существуют разные типы электрических разрядов. Но не каждый помнит, какими они бывают и чем отличаются друг от друга. Давайте попробуем разобраться.
Начнем с того, что всего бывает 4 типа разрядов: тлеющий, искровой, коронный и дуговой разряды.
Тлеющий разряд
Рассмотрим два электрода, которые впаяны в стеклянную трубку. Приложим некоторое напряжение между электродами. Чтобы мы увидели искру должен произойти пробой воздуха. Но при атмосферном давлении данного напряжения недостаточно. Уменьшим давление в трубке! Сначала мы увидим самостоятельный разряд (который будет гореть и после отключения напряжения) в виде тонкого шнура. При дальнейшем уменьшении давления шнур будет становиться всё ярче и сильнее, пока не заполнит всю трубку. Но свечение заполнит трубку неравномерно. Этот разряд мы и будем называть тлеющим.
Таким образом, тлеющий разряд это самостоятельный (это важно) разряд, возникающий в газе при пониженном давлении, в котором один из электродов (катод) испускает электроны из-за бомбардировки его положительными ионами в газе. Стоит также заметить, что толщина шнура зависит от величины давления*расстояние между электродами.
Предлагаем вам посмотреть замечательное видео, которое понятно дополнит понимание природы этого явления и продемонстрирует отличный эксперимент!
Искровой разряд
Теперь рассмотрим искровой разряд. Тут всё проще: он имеет форму молнии -- то есть форму прерывистых линий, которые называются искровыми каналами. Молния -- это искровой разряд, и в роли электродов выступают пары земля-облако или два облака.
Его получение возможно как с помощью источников переменного, так и источников постоянного тока. Также, в отличии от тлеющего разряда, он появляется при давлениях порядка атмосферного. Ток в этом типе разрядов обычно слабее по сравнению с тлеющим разрядом.
А механизм образования таких разрядов довольно прост: напряженность электрического поля достаточно велика, так что электрон в этом поле между соседними столкновениями успевает набрать некоторую энергию. И этой энергии достаточно для ионизации молекул воздуха -- например, азота и кислорода. После этого происходит лавинообразное увеличение числа электронов - что и создает искру. Но почему мы можем ее видеть? Электроны не только ионизируют молекулы, но и возбуждают их (так называемая рекомбинация). Эта энергия возбуждения переходит в излучение, которое мы можем наблюдать.
Еще одно интересное явление - скользящий искровой разряд. Он образуется на поверхности твердого диэлектрика на границе с газом, когда напряженность поля между электродами выше напряженности пробоя газа (воздуха). Этот разряд оставляет на поверхности красивые рисунки, называемые фигурами Лихтенберга.
Фигуры Лихтенберга на поверхности плексигласовой пластины
Коронный разряд
Предыдущие разряды возникали в однородном электрическом поле. А если оно сильно неоднородно, то в нем может появляться коронный разряд. Что же это такое?
Чаще всего неоднородность появляется тогда, когда поверхность одного из электродов обладает большой кривизной (тонкая проволока, острие). И именно вокруг этого электрода возникает характерное свечение, имеющего вид оболочки или короны - отсюда и название.
Интересен тот факт, что в этом случае наличие второго электрода необязательно: им могут служить окружающие заземленные предметы. Кстати, огни Святого Эльма, которые иногда образуются на концах матч - это коронный разряд.
Процесс образования этого типа разрядов у положительно и отрицательно заряженного электродов разный. В случае отрицательного электрода свечение образуется подобно искровому разряду: благодаря электрическому полю электроны на длине своего свободного пробега (расстояние между соседними соударениями) набирают энергию, достаточную для ионизации атомов воздуха. Но в этом случае искры не получается, так как с увеличением расстояния от электрода величина поля падает сильнее в силу неоднородности. Но если бы мы могли увеличить напряженность -- то да, мы получили бы искровой разряд.
В случае положительного электрода корона может образоваться только у электрода с большим радиусом кривизны. Электрическое поле у самого электрода наоборот, довольно слабое, соответственно электроны не могут разгоняться за счет напряженности поля. Поэтому здесь имеет место объемная ионизация, которая порождается электронами вблизи положительного электрода. Но так же, как и в случае с отрицательным электродом, при увеличении напряженности поля мы получим искровой разряд.
Дуговой разряд
Воспроизведем искровой разряд. Если теперь мы будем уменьшать расстояние между электродами, то в какой-то момент разряд перестанет быть прерывистым и станет непрерывным. Такой разряд называется дуговым.
Таким образом, мы с вами рассмотрели 4 различных типов разрядов. Как вы, наверное, заметили, некоторые из них сильно связаны с другими типами и один тип мы можем получить из некоторого другого. Это еще раз доказывает, что природа едина, и часто различные явления являются просто-напросто различными гранями одного и того же физического феномена.
электрическая корона, разновидность тлеющего разряда (См. Тлеющий разряд); возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов. Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода). При К. р. эти электроды окружены характерным свечением, также получившим название короны, или коронирующего слоя. Примыкающая к короне несветящаяся («тёмная») область межэлектродного пространства называется внешней зоной. Корона часто появляется на высоких остроконечных предметах (святого Эльма огни), вокруг проводов линий электропередач и т. д.
К. р. может иметь место при различных давлениях газа в разрядном промежутке, но наиболее отчётливо он проявляется при давлениях не ниже атмосферного. Разряд начинается, когда напряжение U между электродами достигает так называемого «начального потенциала» короны U 0 (типичные значения - тысячи и десятки тысяч в ). Ток К. р. пропорционален разности U-U 0 и подвижности образующихся в разряде ионов газа (см. Подвижность ионов и электронов); он обычно невелик (доли ма на 1 см длины коронирующего электрода). При повышении U яркость и толщина коронирующих слоев растут. Когда U достигает потенциала «искрового перекрытия», К. р. переходит в Искровой разряд.
Если коронирует только анод, корона называется положительной. В этом случае первичные электроны высвобождаются на внешней границе коронирующего слоя в результате фотоионизации газа (см. Ионизация) фотонами, испускаемыми внутри короны. Ускоряясь в поле анода, эти электроны ударно возбуждают атомы и ионы газа и в актах ударной ионизации порождают электронные лавины. Во внешней зоне носителями тока являются положительные ионы; образуемый ими положительный пространственный заряд ограничивает ток К. р.
В отрицательной короне положительные ионы, ускоренные сильным полем вблизи коронирующего катода, выбивают из него электроны (Вторичная электронная эмиссия). Вылетев из катода, электроны ударно ионизуют газ, порождая лавины и обеспечивая воспроизводство положительных ионов. В чистых электроположительных газах ток во внешней зоне переносится электронами, а в присутствии электроотрицательных газов, обладающих сродством к электрону (См. Сродство к электрону), - отрицательными ионами, возникающими при «слипании» электронов и нейтральных молекул газа (см. Электроотрицательность). Эти электроны или ионы образуют во внешней зоне отрицательный пространственный заряд, ограничивающий ток К. р.
В двуполярной короне коронируют оба электрода. Процессы в коронирующих слоях аналогичны описанным; во внешней зоне ток переносится встречными потоками положит, ионов и электронов (или отрицательных ионов).
При периодическом изменении полярности электродов (К. р. переменного тока) малоподвижные тяжёлые ионы во внешней зоне не успевают достичь электродов за время одного полупериода, и возникают колебания пространственного заряда. К. р. на частотах порядка 100000 гц и выше называется короной высокочастотной (См. Корона высокочастотная).
В К. р. электрическая энергия преобразуется главным образом в тепловую - в соударениях ионы отдают энергию своего движения нейтральным молекулам газа. Этот механизм вызывает значительные потери энергии на высоковольтных линиях передач. Полезное применение К. р. нашёл в процессах электрической сепарации (См. Электрическая сепарация) (например, в электрических фильтрах (См. Электрический фильтр)), электрической окраски (в частности, для нанесения порошковых покрытий), а также при регистрации ионизирующего излучения (Гейгера - Мюллера счётчиками).
Лит.: Капцов Н. А., Коронный разряд и его применение в электрофильтрах, М., 1947; Леб Л., Основные процессы электрических разрядов в газах, пер. с англ., М.- Л., 1950; Грановский В. Л., Электрический ток в газе. Неустановившийся ток, М., [в печати].
А. К. Мусин.
- - в арифметике, место, занимаемое цифрой при письм. обозначении числа...
- - электрический разряд в газе, возникающий обычно при давлении не ниже атмосферного, если электрич. поле между электродами неоднородно. Ионизация и свечение газа в К. р. происходят только в огранич...
Естествознание. Энциклопедический словарь
- - в монархических государствах судья, назначаемый правительством...
Большой юридический словарь
- - см. Гетманы...
- - австрийский государственный деятель...
Энциклопедический словарь Брокгауза и Евфрона
- - электрическая корона, разновидность тлеющего разряда; возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов...
Большая Советская энциклопедия
- - КОРОННЫЙ разряд - электрический разряд в газе, возникающий обычно при давлении не ниже атмосферного, если электрическое поле между электродами неоднородно...
Большой энциклопедический словарь
- - КОРОННЫЙ, -ая, -ое. Хороший, отличный. Коронные брючата...
Словарь русского арго
- - ...
Орфографический словарь русского языка
- - КОРО́ННЫЙ, -ая, -ое. 1. см. корона. 2. В монархических государствах: правительственный. К. суд. 3. О роли, выступлении: такой, к-рый лучше всего удаётся исполнителю. К. номер. Коронная роль. К. выход акробата...
Толковый словарь Ожегова
- - КОРО́ННЫЙ, коронная, коронное. Правительственный, государственный. Коронный гетман. Коронная служба. Коронный суд. ❖ Коронная роль - лучшая, наиболее удающаяся роль в репертуаре какого-нибудь артиста...
Толковый словарь Ушакова
- - коро́нный I прил. 1. соотн. с сущ. корона I 1., 4., связанный с ним 2. перен. Лучше всего удающийся. II прил. устар. Правительственный...
Толковый словарь Ефремовой
- - кор"...
Русский орфографический словарь
- - То же, что казенный или государственный...
Словарь иностранных слов русского языка
- - ...
Формы слова
- - отличный, наилучший,...
Словарь синонимов
"Коронный разряд" в книгах
26. Второй разряд
Из книги Лестница в небеса: Led Zeppelin без цензуры автора Коул Ричард26. Второй разряд Вернувшись в Англию Zeppelin не перестали выступать: в этот раз их ждал тур «Назад в клубы». Идея принадлежала Питеру. Несмотря на огромный успех, Питер не забывал о ранних днях, когда группа боролась за внимание у себя дома. В тесных клубах им приходилось
Разряд и Казна
Из книги Борис Годунов. Трагедия о добром царе автора Козляков Вячеслав НиколаевичРазряд и Казна Верховное положение Бориса Годунова во власти отнюдь не нарушило рутину приказного учета. Имя каждого боярина заносили в начало боярских списков в соответствии с его происхождением. Служилые люди могли не согласиться даже с царским указом и подавать
Глава девятнадцатая КОРОННЫЙ НОМЕР
Из книги Маргарет Тэтчер. Женщина у власти автора Огден КрисГлава девятнадцатая КОРОННЫЙ НОМЕР Если поездка Тэтчер в Москву в марте 1987 года, давшая столь сильный импульс ее третьей предвыборной кампании, была парадом победы, то усилия Нейла Киннока, напротив, потерпели полное фиаско. В декабре 1986 года Рейган его отбрил, и теперь
Из книги Мысли и воспоминания автора фон Бисмарк ОттоГлава пятая Коронный совет 24 января Когда у императора возникла мысль и созрело решение удалить меня, – я не знаю. Мысль о том, что он не разделит со мной славы своего будущего правления, была ему внушена и усвоена им еще тогда, когда он был принцем. Было естественно, что за
Коронный номер
Из книги Тайна многоруких богов автора Белов Александр ИвановичКоронный номер Многим кажется, что домашняя кошка сопровождала человека чуть ли не всегда: мирно лежала на печи, мурлыкала песенки и щурила желтые глазки. Однако кошка появилась в жилище человека совсем недавно по сравнению с собакой, всего какие-нибудь 5–6 тыс. лет назад.
4. Электрический разряд
Из книги Молния и гром автора Стекольников И С4. Электрический разряд Произведём теперь такой опыт. Зарядим электроскоп электричеством одного рода, например - положительным (стеклянным). Листочки электроскопа разойдутся (рис. 4, слева).Теперь поднесём к этому электроскопу натёртую смоляную палочку и, таким образом,
ГЛАВА 12. КОРОННЫЙ ПОЛК
Из книги Королевская охота автора Ашар АмедеГЛАВА 12. КОРОННЫЙ ПОЛК Был февраль 1702 г. Туман покрывал серой ватой окружавшие город поля. В десяти шагах уже нельзя было увидеть даже лошадь. Нашим героям пришлось, спешившись, двигаться на ощупь, чтобы найти ночлег. Наконец они набрели на полуразрушенную хижину,
Разряд эквесторов
Из книги Нерон автора Сизек ЭженРазряд эквесторов Эквесторы представляют вторую ступень социальной иерархии. Если сенаторский класс сохранял свое превосходство, то всадники и богатые вольноотпущенники намеревались создавать правящий класс, с точки зрения политической. Утверждают, что разряд
Из книги Цель - корабли [Противостояние Люфтваффе и советского Балтийского флота] автора Зефиров Михаил ВадимовичКоронный город С начала XVIII в. основной базой российского флота на Балтийском море был Кронштадт, что в переводе с немецкого означает «Коронный город», основанный в 1710 г. императором Петром I на мрачных и неприветливых берегах острова Котлин в восточной части Финского
Великий гетман коронный Станислав Жолкевский
Из книги Полководцы Украины: сражения и судьбы автора Табачник Дмитрий ВладимировичВеликий гетман коронный Станислав Жолкевский Один из наиболее блестящих полководцев Речи Посполитой родился в 1547 г. в родовом имении Жолкевка, находившемся на речке Вепрь подо Львовом в семье воеводы Станислава Жолкевского (также встречается написание Желковский и