高电压技术 第一章第三节 自持放电条件

高电压技术第一章第三节自持放电条件第1页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四第一节带电粒子的产生和消失第二节电子崩第三节自持放电条件第四节起始电压与气压的关系第五节气体放电的流注理论电第六节不均匀电场中的放电过程第七节放电时间和冲击电压下的气隙击穿第八节沿面放电和污闪事故本章主要内容第2页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四非自持放电和自持放电非自持放电——去掉外电离因素的作用后放电随即停止；自持放电——不需要外界因素，仅由电场作用而维持的放电过程。⒈非自持放电和自持放电的概念第三节自持放电条件返回第3页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四二汤逊放电理论20世纪初，汤逊根据大量的试验研究结果，提出了适用于均匀电场、低气压、短气隙时气体放电理论理论认为，电子的碰撞电离(α过程，即第二节所说的电子崩）和正离子撞击阴极造成的表面电离（γ过程）起主要作用提出气隙放电电流和击穿电压的计算公式第三节自持放电条件第4页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四γ过程正离子表面电离系数γ——表示一个正离子沿电场方向由阳极向阴极运动，撞击阴极表面产生表面电离的电子数。正离子向阴极移动，依靠它所具有的动能及位能，在撞击阴极时能引起表面电离，使阴极释放出自由电子⑴γ的概念第三节自持放电条件返回第5页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四nadnc⑵α过程和γ过程引起的电流设阴极表面单位时间内发射的电子数为ncnc外电离因素产生的电子数—n0前一秒钟产生出来的正离子在阴极上造成的二次电子发射所产生的电子数—γnc(eαd－1)nc个电子到达阳极后，产生总电子数为：na＝nceαd产生的新正离子数为：nceαd－nc正离子撞击阴极表面产生的电子数为γnc(eαd－1)每产生一个自由电子的同时，会产生一个正离子产生的新电子数为：nceαd－nc正离子沿电场运动，撞击阴极造成二次电子发射二次电子发射的形成过程第三节自持放电条件第6页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四进入阳极的电流（外回路电流）将上式两边乘以电子电荷qe若γ=0，则I＝I0eαd，即只有α过程；若，当I0＝0时，I＝0若，当I0＝0时，I≠0

nc个电子行进d距离产生的电子数na已知nc＝n0＋γnc(eαd－1)

na＝nceαd

α过程＋γ过程的分析nad结论：若1－γ(eαd－1)＝0，即使I0=0（除去外界的电离因素），放电能维持下去。第三节自持放电条件第7页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四⒊汤逊理论的均匀电场中的电压⑴汤逊理论的自持放电条件物理意义：一个电子从阴极到阳极途中因电子崩（α过程）而造成的正离子数为eαd－1，这批正离子在阴极上造成的二次自由电子数（γ过程）应为γ(eαd－1)，如果它等于1，就意味着那个初始电子有了一个后继电子，从而使放电得以自持。γ(eαd－1)＝1第三节自持放电条件返回第8页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四4.汤逊理论的不均匀电场中的电压⑴汤逊理论的自持放电条件说明：在不均匀电场中各点的电场强度E不一样，所以各处的α

值也不同。γ(e∫0αdx－1)＝1第三节自持放电条件d返回第9页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四当自持放电条件得到满足时，就会形成图解中闭环部分所示的循环不息的状态，放电就能自己维持下去。第三节自持放电条件返回第10页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四第三节自持放电条件当电压达到自持放电的起始电压时：在不均匀电场中，可以出现稳定的电晕放电在均匀电场或稍不均匀电场中，将发生气隙击穿返回第11页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四α过程（电子崩过程）⑴电子崩的形成过程由外电离因素产生一个初始电子电子数目迅速增加，如同冰山上发生雪崩一样，形成了电子崩产生正离子和自由电子原来的电子和新产生的电子继续移动，不断发生电子碰撞电离电场力作用下，电子沿电场做定向移动与中性粒子发生电子碰撞中性粒子发生电离第二节电子崩返回第12页，共14页，2022年，5月20日，21点6分，星期四电子崩的形状：“崩头大、崩尾小。”电子发生电子碰撞后，电子的速度快，所以会大量的集中在崩头；正离子移动速度较慢，所以缓慢的移向崩尾。电子崩——电子数按几何级数不断增多，像雪崩似的发展。从而形成的急剧增大的空间电子流。崩头崩尾第三节