Архив рубрики «Электротехнология»

Индукционная зарядка частиц

Механизм индукционной зарядки поясним, рассматривая движение сферической проводящей частицы в поле плоского конденсатора (рис. 1)

Схема индукционной зарядки частиц
Рис. 1. Схема индукционной зарядки частиц

Прочитать остальную часть записи »

Ионная зарядка частиц

Метод заключается в том, что ионы, движущиеся в газовой среде, например, во внешней зоне коронного разряда, и сталкивающиеся с частицей, осаждаются на ее поверхности. Обратно ионы не могут возвратиться из-за того, что они должны обладать определенной энергией для преодоления потенциального барьера на границе раздела сред. Таким образом происходит накопление ионов на частице.
Прочитать остальную часть записи »

Введение в технологические процессы, основанные на силовом воздействии электрических полей на материалы

Если частицам мелкодробленого (диспергированного) материала сообщен некоторый заряд, то на эти частицы в электрическом поле действует сила F = Eq, которая заставляет частицы двигаться. Различные формы этого движения можно использовать для выполнения разнообразных технологических операций. Широкое распространение технологий, основанных на управлении движением заряженных частиц полем, связано с наличием целого ряда преимуществ этих технологий перед традиционными методами воздействия на обрабатываемый материал.
Прочитать остальную часть записи »

Начальные и пробивные напряжения промежутков при коронном разряде

Начальное напряжение или начальная напряженность поля коронного разряда, является важным параметром, который необходимо знать при выборе той или иной системы электродов применительно к конкретной технологической установке. Превышение напряжения над начальным определяет интенсивность коронного разряда, а значит уровень необходимых рабочих напряжений электротехнологический установки.
Прочитать остальную часть записи »

Характеристики коронного разряда между коаксиальными цилиндрами

Коаксиальные цилиндры являются простейшей системой электродов, для которой уравнения (1) — (4) могут быть проинтегрированы аналитически.

div E = ρ/ε0 (1)
E = — grad φ (2)
div J = 0 (3)
J = ρkE (4)

Прочитать остальную часть записи »

Униполярный коронный разряд

Основную часть промежутка между электродами при униполярном коронном разряде занимает зона дрейфа (внешняя зона коронного разряда), в которой движутся ионы только одного знака. Чехол коронного разряда, в котором сосредоточены ионизационные процессы, играет роль поставщика ионов для внешней зоны.
Прочитать остальную часть записи »

Коронный разряд и формы коронного разряда

Коронный разряд занимает особое место, так как именно коронный разряд используется в подавляющем большинстве технологий, получивших сегодня широкое промышленное использование.

Формы коронного разряда

Коронный разряд — это характерная форма самостоятельного газового разряда, возникающего в резко неоднородных полях. Главной особенностью этого разряда является то, что ионизационные процессы электронами происходят не по всей длине промежутка, а только в небольшой его части вблизи электрода с малым радиусом кривизны (так называемого коронирующего электрода). Эта зона характеризуется значительно более высокими значениями напряженности поля по сравнению со средними значениями для всего промежутка. Само название «коронный» разряд получил из-за своего свечения, наблюдаемого на тонких проводах и напоминающего солнечную корону.
Прочитать остальную часть записи »

Плазма в электрическом поле

Выше было рассмотрено движение в электрическом поле от-дельных заряженных частиц. В отличие от такого случая движение заряженных частиц в плазме во внешнем электрическом поле существенно усложняется, так как напряженность электрического поля, действующего на каждую отдельно взятую частицу, складывается из напряженности внешнего поля и напряженности полей всех остальных частиц. Учесть при анализе все эти поля практически невозможно, в особенности при наличии столкновений между частицами, поэтому переходят к макроскопическому рассмотрению, основанному на статистическом осреднении индивидуальных взаимодействий полей частиц.
Прочитать остальную часть записи »

Дебаевский радиус экранирования

Как уже сказано выше, основным свойством плазмы является стремление к электрической нейтральности. Однако в процессе хаотического движения частиц в плазме возможно временное отклонение от нейтральности в отдельных областях, то есть происходит временное разделение зарядов в пространстве. Так же следует иметь в виду, что в общем случае заряды различного знака расположены на некотором расстоянии друг от друга.
Прочитать остальную часть записи »

Определение плазмы и ее основные свойства

Плазмой называют ионизованный газ, содержащий свободные положительно и отрицательно заряженные частицы, в котором суммарный заряд в каждой единице объема стремится к нулю, то есть плазма представляет собой электрически нейтральную среду.

В общем случае плазма может состоять из положительно заряженных ионов, отрицательно заряженных частиц — электронов и отрицательных ионов — и нейтральных частиц. Отношение числа электронов nе (или ионов) в единице объема плазмы к полному числу частиц n в этом же объеме m = nе/n называют степенью ионизации плазмы. В предельном случае, когда число нейтральных частиц в плазме стремится к нулю, плазма называется полностью ионизованной, для которой m → 1. В технических устройствах, как правило, имеют дело с неполностью или частично ионизованной плазмой, для которой m < < 1. Прочитать остальную часть записи »

Влияние формы воздействиующего напряжения на развитие разряда

Рассмотренные выше стадии разряда осуществляются при воздействии на промежуток постоянного напряжения. Однако на практике, в особенности при работе электроэнергетических объектов, происходит воздействие на газовый промежуток переменного и импульсного напряжений, что вносит дополнительные особенности в развитие разряда.
Прочитать остальную часть записи »

Развитие разряда в резко-неоднородных полях

Резко-неоднородное поле характерно для промежутков, создаваемых электродами типа игла-плоскость, провод-плоскость, а также стержень-плоскость или шар-плоскость при малом радиусе закругления шара и большом расстоянии между электродами.

Особенностью резко неоднородных полей являются высокие напряженности поля у электрода с малым радиусом закругления даже при сравнительно небольшом напряжении на промежутке. Это означает, что в этой области могут идти процессы ударной ионизации, возникают лавины электронов, и условие самостоятельности разряда выполняется, когда зона ионизации охватывает только малую часть промежутка. Соответствующее значение напряжения (U0) носит название начального напряжения зажигания разряда.
Прочитать остальную часть записи »

Развитие разряда в однородном поле при постоянном напряжении

Лавина электронов и условие самостоятельности разряда
Разряд в газе начинается с того, что свободные электроны, всегда в некотором количестве имеющиеся в газе, под действием приложенного напряжения приобретают энергию достаточную для ударной ионизации. Если при столкновении электрона с нейтральной молекулой происходит ионизация, то образуется еще один электрон, который так же может ионизовать, и процесс приобретает лавинный характер.
Действительно, пусть n — концентрация электронов. Тогда на пути dx в электрическом поле в результате ионизации образуется dn новых электронов

dn = nαdx (1)

Прочитать остальную часть записи »

Процессы вторичной ионизации

Для многих видов разряда пробой всего промежутка возможен только в том случае, если кроме ионизации в объеме газа, имеет место и так называемая вторичная ионизация на катоде, обеспечивающая воспроизводство заряженных частиц в связи с их уходом из промежутка.
Прочитать остальную часть записи »

Рекомбинация в электрофизических процессах газа

Помимо ионизации, при которой возникают новые электроны и ионы, в ионизованном газе идет обратный процесс — воссоединение заряженных частиц при их столкновениях с образованием нейтральных молекул.
e + M+ → M
или
M + M+ → M2.
Этот процесс, называемый рекомбинацией, включает в себя большое число разных взаимодействий, приводящих к взаимной нейтрализации заряженных частиц.
Прочитать остальную часть записи »

Диссоциация молекул

Еще одним видом неупругого столкновения электронов с молекулами газа является столкновение приводящее к диссоциации молекулы, при котором молекула распадается на отдельные атомы или группы атомов. В общем виде эта реакция записывается как
e + M2 → M + M + e
Прочитать остальную часть записи »

Различные виды ионизации в газах

Ударная ионизация в газе, характеризуемая коэффициентом ионизации α, является в электрическом поле основным поставщиком свободных электронов. Вместе с тем на условия развития разряда могут оказывать влияние и даже стать определяющими и другие механизмы ионизации молекул и атомов. К их числу относятся фотоионизация и термоионизация.
Прочитать остальную часть записи »

Процессы возбуждения в электрофизических процессах газа

Среди процессов неупругого столкновения электронов с молекулами газа имеется большое число видов столкновения, при которых не образуются новые электроны, но которые имеют очень важное значение для развития разряда, так как при этих столкновениях электроны теряют энергию и уменьшается вероятность ионизации. Такими процессами является возбуждение атомов или молекул.
Прочитать остальную часть записи »

Коэффициент прилипания, эффективный коэффициент ионизации

Уравнение α/N=A exp[B/(E/N)] соответствует процессам ионизации, происходящим в электроположительных газах, таких как He, Ar, Ne, H2, N2. В газах, в состав молекулы которых входят атомы кислорода, фтора и ряда других, при столкновении электрона с молекулой или атомом может происходить процесс захвата электрона с образованием отрицательного иона.
e + M → M + 2e.
Прочитать остальную часть записи »

Коэффициент ударной ионизации

Этот коэффициент является самой важной характеристикой, используемой в теории газового разряда и определяющей основную реакцию, приводящую к развитию разряда. Ударная ионизация может быть представлена реакцией вида

e + M → M+ + 2e, где M — атом или молекула газа.
Прочитать остальную часть записи »

Дрейф заряженных частиц в электрическом поле. Подвижность

Полная скорость движения заряженной частицы в электрическом поле имеет две составляющие: скорость теплового хаотического движения w и направленную скорость под действием поля u: v=u+w (1)

Для совокупности заряженных частиц рассматривается средняя скорость всех частиц. Средняя скорость направленного движения w носит название скорости дрейфа. Как показывают экспериментальные данные, эта скорость зависит от отношения Е/n, где n — плотность молекул газа, и от сорта газа. При этом скорость дрейфа электронов существенно выше скорости дрейфа ионов.
Прочитать остальную часть записи »

Характеристики ионизованного газа

Даже в отсутствие внешнего электрического поля в газе, кроме нейтральных молекул или атомов, может быть какое-то число свободных электронов и ионов разного знака. Заряженные частицы возникают либо под действием внешнего источника ионизации (в воздухе это — космическое излучение), либо создаются искусственно в лаборатории облучением промежутка светом ультрафиолетовой лампы. Считается, что в воздухе так называемая фоновая концентрация заряженных частиц составляет примерно 10З 1/смЗ.
Прочитать остальную часть записи »

Характеристики газовой среды

Любая равновесная газовая среда, включая воздух, описывается рядом параметров, используемых при расчетах характеристик электрического разряда в газе. Такими параметрами являются: концентрация молекул или атомов газа — n, равная числу частиц в единице объема, давление газа р, температура газа Т. Эти величины связаны уравнением состояния p=nkT (1), где k — постоянная Больцмана, k = 1,380×10-23 Дж/град.
Прочитать остальную часть записи »




Статистика