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常见的放电现象

作者:十博 发布时间:2021-02-16 13:34 点击数:

  地球是良好的导体,由于它特别大,所以能够接受大量电荷而不明显地改变地球的电势,这就如同从海洋中抽水或向海洋中放水,并不能明显改变海平面的高度一样如果用导线将带电导体与地球相连,电荷将从带电体流向地球,直到导体带电特别少,可以认为它不再带电。(如果导体带正电,实际上是自由电子从大地流向导体。这等效于正电荷从导体流向大地。)

  尖端放电在技术上有重要意义。高压输电导线和高压设备的金属元件,表面要很光滑,为的是避免因尖端放电而损失电能或造成事故。火花放电当高压带电体与导体靠得很近时,强大的电场会使它们之间的空气瞬间电离,电荷通过电离的空气形成电流。由于电流特别大,产生大量的热,使空气发声发光,产生电火花。这种放电现象叫火花放电。火花放电在生活中常会遇到。干燥的冬天,身穿毛衣和化纤衣服,长时间走路之后,由于摩擦,身体上会积累静电荷。这时如果手指靠近金属物品,你会感到手上有针刺般的疼痛感。这就是火花放电引起的。如果事先拿一把钥匙,让钥匙的尖端靠近其他金属体,就会避免疼痛。在光线较暗的地方试一试,在钥匙尖端靠近金属体的时候,不但会听到响声,还会看到火花。

  在一些工厂或实验室里,存在大量易燃气体,工作人员要穿一种特制的鞋,这种鞋的导电性能很好,能够将电荷导入大地,避免电荷在人体上的积累,以免产生火花放电,引起火灾。闪电带电云层之间或带电云层和地面之间发生强烈放电时,产生耀眼的闪光和巨响,这就是闪电。闪电的放电电流可以高达几十万安培,会使建筑物遭受严重损坏。这就是雷击。

  闪电也有积极的意义。闪电产生的高温使空气中的氮和氧化合,随雨水降至地面形成硝酸盐。这些硝酸盐是天然的氮肥。闪电过程中产生的臭氧,能保护地球上的生命免受过量紫外线伤害。原始生命起源于有机物分子,有一种生命起源学说把最初有机物分子的产生也归功于闪电。电晕放电

  电晕放电(corona discharge)是指气体介质在不均匀电场中的局部自持放电,是最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近,由于局部电场强度超过气体的电离场强,使气体发生电离和激励 ,因而出现电晕放电。发生电晕时在电极周围可以看到光亮 ,并伴有咝咝声。电晕放电可以是相对稳定的放电形式,也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段。

  电晕放电的形成机制因尖端电极的极性不同而有区别,这主要是由于电晕放电时空间电荷的积累和分布状况不同所造成的。在直流电压作用下,负极性电晕或正极性电晕均在尖端电极附近聚集起空间电荷。

  绕组电晕和间隙电火花放电高压电机定子绕组端部出槽口部位及径向通风道内槽口部位绝缘线圈表面电场强度高且分布不匀,当局部场强达到临界场强时,气体发生局部电离或电子碰撞游离,形成持续性连锁反应的“电子崩”放电。

  此时,在电离的绝缘线圈表面呈现蓝色荧光,即电晕现象。电晕产生热效应和臭氧、氮的氧化物而损坏绝缘。

  定子热固性绝缘线圈表面层与槽壁间接触不良或不稳定而窜动时,因电磁力的振荡作用,接触点若即若离,引起槽内电火花放电,使局部温度上升,达摄氏上百度至上千度,绝缘表面受到严重的电腐蚀,极短时间造成深达1mm及以上麻点斑坑,且电腐蚀部位随着振动、接触条件的变化而非规律性变动,导致绝缘击穿。

  与其他绝缘材料相比,空气更容易发生电晕放电。因而,高压电机线圈包扎、端部紧固及浸烘过程是控制的关键。

  电晕放电的特征是伴有“嘶嘶”的响声,有时有微弱的辉光;当导体上有曲率半径很小的尖端存在时,则发生电晕放电。电晕放电可能指向其他物体也可能不指向某一特定方向。

  电晕放电时,尖端附近的场强很强,尖端附近气体被电离,电荷可以离开导体;而远离尖端处场强急剧减弱,电离不完全,因而只能建立起微小的电流。

  成电晕所需电场不均匀的程度与气体的种类有很大关系。在负电性的气体中,当电极为球一平面、电极间隙为球半径时,产生电晕放电。相反,若气体为非负电性气体时,则不产生电晕放电。电晕放电的极性决定于具有小曲率半径电极的极性。如果曲率半径小的电极带正电位,则发生正电晕放电,反之发生负电晕放电。此外,按提供的电压类型也可将电晕放电分为直流电晕、交流电晕和高频电晕。按出现电晕电极的数目分为单极电晕、双极电晕和多极电晕。

  1、电力系统中的高压及超高压输电线路导线上发生电晕,会引起电晕功率损失、无线电干扰、电视干扰以及噪声干扰。进行线路设计时,应选择足够的导线截面积,或采用分裂导线降低导线表面电场的方式,以避免发生电晕。对于高电压电气设备,发生电晕放电会逐渐破坏设备绝缘性能。电晕放电的空间电荷在一定条件下又有提高间隙击穿强度的作用。当线路出现雷电或操作过电压时,因电晕损失而能削弱过电压幅值。

  3、地面上的树木等尖端物体在大地电场作用下的电晕放电是参与大气电平衡的重要环节。

  4、海洋表面溅射水滴上出现的电晕放电可促进海洋中有机物的生成,还可能是地球远古大气中生物前合成氨基酸的有效放电形式之一。

  5、电晕放电的能量可通过光辐射、中性分子流和离子流而作用于材料表面,这些能量的作用是材料表面改性的根本原因。电晕放电过程及在高分子材料表面的作用如图。

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