* Простые ответы на сложные вопросы:

Хотите сделать бестопливный генератор своими руками? Вы на правильном пути. Большинство тем форума скрыты от гостей. Регистрируйтесь, если хотите увидеть больше и заходите в приват, если хотите увидеть все. Возмущаться, что регистрация платная не нужно. Нам халявщики и пустозвоны без надобности.
Остальным, добро пожаловать!

Автор Тема: Физические процессы в разрядниках  (Прочитано 1417 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

IB

  • Admin
  • **
  • Сообщений: 652
Физические процессы в разрядниках
« : Сентябрь 01, 2016, 06:20:07 pm »
Берем две пластины, устанавливаем их с промежутком несколько сантиметров, и подключаем к источнику высокого напряжения.
Как известно пробой происходит с некоторой задержкой, определяемой расстоянием между электродами и составом воздуха. До пробоя происходит следующее:

1. Разность потенциалов быстро растет ( фронт десятки наносекунд)
2. Почти сразу между пластинками возникает УФ излучение
3. К ультрафиолету добавляется всплеск рентгеновского излучения
4. Одновременно с всплеском РИ, между пластинками возникает короткий токовый импульс, который затем спадает на протяжении нескольких сотен наносекунд

После этого рост потенциала замедляется и начинают формироваться стримеры. Пока стримеры не появились затраты энергии от ИП минимальные. В то же время уже произведена работа по п.2-3, и это вполне приличная работа.
Далее собственно происходит разряд в виде света и шума, на который уходит фактически вся энергия источника питания. Но спецэффекты нас как раз и не интересуют.

Получается, что до разряда доводить не нужно. Нам интересен тот участок, где напряжение и ток растет. Это значит, что пластины временно превращаются в конденсатор, который заряжается с минимальными затратами. Другое дело, что процесс уже идет и остановить его сложно, но можно подавать на пластины относительно короткие импульсы.

А можно поставить параллельно пластинкам разрядник с высокоомной нагрузкой. Разрядник должен сработать раньше чем начнется пробой между пластинами. В таком варианте пластины разрядятся через разрядник и нагрузку.

IB

  • Admin
  • **
  • Сообщений: 652
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #1 : Сентябрь 01, 2016, 08:11:10 pm »
Из учебника "Физика диэлектриков" Королев Ю.Д. и др.

Главный разряд является завершающей стадией в развитии разряда. За главным разрядом следует стационарный разряд, обычно дуговой.

Когда канал мощного стримера или лидера (в случае короткого искрового промежутка) подходит достаточно близко к плоскому электроду, в непробитом пространстве создается поле с большой напряженностью, в результате чего происходят мощные ионизационные процессы.
Через образовавшийся участок плазмы электроны движутся к стримеру и компенсируют избыточный положительный заряд, имеющийся в головке стримера. Эта часть пространства принимает потенциал, близкий к потенциалу плоского электрода.
При этом электроны из канала стримера (лидера) быстро поднимаются вверх, оголяя положительный объемный заряд. Вновь создается область сильного электрического поля, в которой развиваются мощные ионизационные процессы, и так далее.

Таким образом, главный разряд характеризуется продвижением вдоль канала стримера (лидера) области сильного электрического поля, в которой происходят мощные ионизационные процессы.

Представляется, что наиболее существенную роль в расширении канала разряда играют ударные волны. В результате выделения значительной энергии в узком канале разряда здесь резко возрастают температура и давление газа, что вызывает появление ударной цилиндрической волны. Такая волна распространяется со скоростью 1÷3 км/с.

Вслед за ударной волной происходит расширение газа канала разряда. При этом и заряженные частицы также выходят за пределы прежнего канала разряда.

А это радиант:

В стадии главного разряда, напряжение на искровом промежутке падает практически до нулевого значения. Если искровой промежуток включен последовательно с передающей линией, то в последней после пробоя промежутка возникает импульс высокого напряжения с длительностью фронта, определяемой стадией главного разряда и расширением канала разряда. Путем повышения давления газа или создания перенапряжения на искровом промежутке удается уменьшить длительность фронта импульса до наносекунд и долей наносекунды.

Думается организовать фронт менее наносекунды полупроводниками вряд ли возможно. Но именно столь резвое изменение ЭП в пространстве порождает эфирную ударную волну.

IB

  • Admin
  • **
  • Сообщений: 652
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #2 : Сентябрь 01, 2016, 08:22:22 pm »
Средняя скорость развития лидера может составлять 106 ÷ 107 см/с, а главного разряда 109 см/с и более. Скорость развития лидера можно уменьшить путем введения в разрядную цепь «тормозного» сопротивления. Наличие тормозного сопротивления уменьшает ток в импульсной короне, и тем самым затягивается процесс переработки участка импульсной короны в отрезок лидера.

IB

  • Admin
  • **
  • Сообщений: 652
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #3 : Сентябрь 01, 2016, 08:46:47 pm »
Из сказанного следует:

1. Конденсатор должен быть воздушным
2. Разрядник - с большим разрядным промежутком и резистором. Анод и катод - пластинчатый или сфера.
3. Вторичная обмотка ВВ трансформатора или дроссель являются неотъемлемыми элементами генератора.

Таким образом, периодически возникающие СЕ эффекты являются счастливым случаем совпадения сразу нескольких факторов. А прибавка возникает из-за способности электрического поля ориентировать+ускорять атомы и электроны при минимальных затратах энергии.

Не допускается работа разрядника в режиме отрицательного сопротивления, когда разрядник становится генератором ВЧ (СВЧ). Это происходит на маленьких разрядных промежутках

burner

  • Доктор СЕ наук
  • ***
  • Сообщений: 1546
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #4 : Сентябрь 01, 2016, 09:06:58 pm »
счастливым случаем совпадения сразу трех факторов
Фактор №4 (вишенка на торт :) )
Наличие магнитного поля в разоре разрядника мгновенно прервёт процесс возникновения вредной, громкой, Джоулевой искры.
(Занавес. Хор цыган за кадром поёт дифирамбы  силам Ампера. :D)

IB

  • Admin
  • **
  • Сообщений: 652
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #5 : Сентябрь 01, 2016, 09:12:20 pm »
Не прервет. Если дуга пошла, магнит уже ничего не сделает. Но он может не давать образоваться дуге.

burner

  • Доктор СЕ наук
  • ***
  • Сообщений: 1546
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #6 : Сентябрь 01, 2016, 09:14:16 pm »
Процессы "магнитного дутья" - инерционные. Успеет развиться "нужная искорка".



burner

  • Доктор СЕ наук
  • ***
  • Сообщений: 1546
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #7 : Сентябрь 01, 2016, 09:21:53 pm »
Если у свечи зажигания спилить "ненужную часть"  резьбовой втулки - получится шикарная "запчасть":


IB

  • Admin
  • **
  • Сообщений: 652
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #8 : Сентябрь 01, 2016, 09:24:41 pm »
Правильный разрядник.
Сначала касаемся электродами, потом разводим на несколько сантиков. Все хочу такой сделать

burner

  • Доктор СЕ наук
  • ***
  • Сообщений: 1546
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #9 : Сентябрь 01, 2016, 09:29:40 pm »
потом разводим на несколько сантиков. Все хочу такой сделать
Всё уже придумано до нас:


(...снова дифирамбы силам Ампера)

IB

  • Admin
  • **
  • Сообщений: 652
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #10 : Сентябрь 01, 2016, 09:32:45 pm »
То для дугового разряда

Кстати становится понятным аномальный заряд конденсатора в некоторых эксах. Просто импульс должен быть таким, чтобы ионизация началась, но до пробоя развиться не успела. Если взять импульсный кондер на 6 КВ и вдуть ему десять-двадцать, но быстро, должно получится.

Тебе тож пластин в эксе не хватало. Импульс был хороший, но не работал

burner

  • Доктор СЕ наук
  • ***
  • Сообщений: 1546
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #11 : Сентябрь 01, 2016, 09:47:48 pm »
Вот, настоящий радиант:



IB

  • Admin
  • **
  • Сообщений: 652
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #12 : Сентябрь 02, 2016, 12:20:29 pm »
Развитие пробоя при минимальном напряжении на электродах.
Электроны вырываются из катода и ионизируют воздух. Возникает лавина, которая быстро разрастается к аноду. И казалось бы электроны должны разряжать анод по мере подлета. Но вместо этого на аноде образуется область положительного заряда. Только затем эта область перемешивается с электронами и возникает стример, который растет от анода к катоду. А как только дорастет, так сразу щелк и энергия бесполезно потеряна.

При перенапряжении картина другая. Положительной области возле анода не возникает

IB

  • Admin
  • **
  • Сообщений: 652
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #13 : Сентябрь 02, 2016, 12:37:54 pm »
Однородное поле реализуется между плоскими электродами с закругленными краями, а также между сферами, если расстояние между ними не более их диаметра. В таком поле длительность подготовки пробоя газа (для промежутка ) составляет 10-100 нс при достижении напряжением строго определенного значения, зависящего от температуры и давления газа. Между электродами внезапно возникает искра, которая затем переходит в дугу, если источник напряжения имеет достаточную мощность.

Пробой газа в неоднородном и однородном полях заметно различается. Неоднородное поле возникает между двумя остриями, острием и плоскостью, проводами, между сферическими поверхностями при расстоянии между ними, превышающем радиус сферы и т. д.
Особенностью пробоя газа в неоднородном поле является возникновение частичного разряда в виде короны в местах, где напряженность поля достигает критических значений, с дальнейшим переходом короны в искровой разряд и дугу при возрастании напряжения.

IB

  • Admin
  • **
  • Сообщений: 652
Re: Формирование СЭ в разрядном промежутке
« Ответ #14 : Сентябрь 02, 2016, 12:55:01 pm »
В целом по теме можно сказать, что физика разряда прекрасно изучена еще в прошлом веке. Наша проблема в том, что мы не читаем нудные учебники, в которых нет ни одного слова об СЕ. Но тем не менее СЕ процессы присутствуют, причем до разряда можно не доводить, достаточно остановиться на моменте превращения лавины в стример. А для этого импульс должен быть строго определенной длины и амплитуды. Немного в сторону и СЕ не будет.

Резистор в цепи разрядника сильно влияет на скорость развития пробоя и таким образом, может быть использован в качестве подстроечного элемента при неизменной длительности импульса.