正极性操作冲击电压下长短空气间隙放电特性

现场真型试验是考核长空气间隙绝缘性能的关键环节,但由于电板结构各异、布置复杂等实际条件限制,试验对象一般为典型间隙结构,并不能涵盖所有实际工程问题.中外学者均在努力探索长、短间隙试验的内在联系,通过研究不同间隙距离下放电各阶段异同点,实现对放电特性的精细掌握.搭建了由光电倍增管、电场传感器组成的光电联合测量系统,获得了操作冲击电压下5 cm和3 m针-板间隙放电发展过程中的空间场强、瞬时光功率等信号,分析得到了初始流注起始时延、暗期持续时间、初始流注电场跃升幅值和初始流注光功率跃升幅值等关键特征参数.结果 表明:5 cm与3m针-板间隙流注起始时延、暗期持续时间、场强跃升幅值相近,且光功率跃升幅值均与场强跃升幅值呈正相关的关系,长、短间隙在初始流注和暗期阶段呈现一定相似性;另外,5 cm间隙的特征参数方差均小于3 m间隙,短间隙下的放电随机性较小.获得的5 cm和3 m间隙距离下放电发展过程特征参数及各特征参量变化规律,为后期长、短间隙放电特性的电磁学仿真提供了准确的计算参数.     

低气压对棒-板间隙工频放电特性影响研究

为研究低气压对棒-板间隙工频放电特性影响,利用低气压放电试验平台对1~20 kPa气压范围内200~500 mm棒-板间隙工频放电进行了试验研究,分析了工频50%击穿电压U_(50%)与气压P及间隙距离d的关系;以及气压对放电通道外形的影响。研究结果表明:在1~20 kPa气压范围内不同间隙距离下U_(50%)-P曲线均有饱和趋势,开始出现饱和趋势的拐点随间隙距离增大向低气压方向移动且拐点处击穿电压U_(50%)和间隙距离与气压乘积Pd之间存在函数关系。随气压升高放电通道由低亮度"间断状"逐渐收细、变亮为高亮度"连续状",曲折现象逐渐显著。研究成果为进一步开展低气压下长间隙放电研究提供参考。     

单针-板电极电晕-介质阻挡放电特性研究

研究以玻璃纤维为填充介质的单针-板电极的电晕-介质阻挡放电特性,测量了放电电压、电流波形,计算了放电功率,比较了有、无玻璃纤维填充时放电电流的差别及放电功率随放电间隙距离、电容电流、放电电压的变化关系,分析了填充介质对针-板电极的电晕-介质阻挡放电特性的影响.研究结果表明:大气压条件下纯空气间隙与有玻璃纤维介质填充时的针-板电极的电晕-介质阻挡放电相比:①后者的放电的起始电压更低,放电功率更大;②后者连续放电电流显著减小,而放电脉冲数量和脉冲电流幅值显著增加;③后者负电晕放电有非常明显的放电脉冲,而前者则主要表现为连续的放电电流.     

优化电极场畸变间隙开关动作特性的实验研究

对电极经过优化设计的场畸变间隙开关的可控特性和击穿时延进行了较深入的研究。结果表明：当触发电极距下电极的距离为主电极距离的1/4和1/3处时,最低可靠击穿电压只有自击穿电压的55.8%和74.5%。适当下移触发电极可明显增大可控击穿电压范围。开关击穿时延受主间隙电压影响较大,触发电压对开关击穿时延的影响不显著。     

空心针-板电极中较大体积的大气压均匀放电

利用空心针-板电极装置,在大气压空气中产生了直流激励的均匀氩气等离子体羽.电学和光学测量结果表明,虽然采用直流电源驱动,但放电为周期性的脉冲.每个脉冲对应一个等离子体子弹从空心针向着阴极的传播过程.对放电特性随放电电压、电极间距和氩气流量的变化关系进行了研究.发现放电频率随电压的升高而增大,随距离和氩气流量的减小而增大.以直流空心针-板电极作为放电单元构成阵列,得到了较大体积的大气压均匀放电.     

不同电极结构介质阻挡放电的放电特性研究

研究平板-平板、平板-锥齿、圆柱-圆柱和圆柱-锥齿4种电极结构的介质阻挡放电,从放电形貌和微放电电流波形两方面进行比较,并对试验结果从放电机理的角度做出合理的解释.研究结果表明,含有锥齿电极结构的电极放电相对均匀、稳定,且在相同的外加条件下具有更高的功率注入效率.     

针-水电极正直流高压放电对甲基橙染料废水的脱色

采用针-水电极反应器,研究正直流高压放电处理甲基橙染料废水的效果.考察了不同放电形式和实验参数下对甲基橙染料废水脱色效果的影响.实验结果表明,电晕放电在处理时间0～25 min脱色效果比击穿流光放电处理效果好,而在处理25 min后击穿流光放电脱色效果好于电晕放电.在电压18 kV、电流15 mA、处理初始质量浓度为40 mg/L的甲基橙溶液30 min时,脱色率达到98％.该反应符合一级动力学反应,反应速率常数为0.127 mg/(L·min).经过放电处理,甲基橙的特征吸收峰(465 nm)强度逐渐减弱并基本消失,分子结构中的偶氮基团与苯环组成的共轭体系被破坏,甲基橙分子被有效降解.     

电极旋转电化学放电加工间隙内介质输送分析

微小孔是一类重要的结构,在航空工业、航天工业、微电子、汽车及医疗等行业有着广泛的应用。工具电极高速旋转电化学放电加工是根据电化学放电加工基本原理,应用高速旋转的工具电极在工件上进行电化学放电加工的方法。针对制造行业中广泛应用的金属微小孔结构,通过对螺旋工具电极高速旋转微小孔电化学放电加工间隙工作介质流场仿真,解释了螺旋工具电极高速旋转微小孔电化学放电加工间隙内工作介质输送机理。     

微机电系统微米间隙的预击穿和击穿特性研究

为了预测和评估微机电系统(MEMS)中微电极结构的绝缘性能,采用MEMS加工工艺,制备了电极间隙为5～40 μm的金属铝薄膜电极,研究了试样在直流电压下的预击穿过程中电流-电压关系曲线以及击穿电压随电极间隙的变化规律,并利用扫描电子显微镜(SEM)进行了微电极表面的微观分析.研究结果表明:预击穿过程的电流-电压曲线说明,在击穿之前电流的变化主要包括自由带电粒子的定向迁移阶段、电流密度达到饱和阶段以及碰撞电离持续发展形成电子雪崩阶段;场致电子发射的Fowler-Nordheim曲线表明,当微电极的间隙大于5 μm时,其击穿特性仍然符合巴申曲线,与相关文献的研究结论一致;微电极击穿阈值均大于相同间隙的宏观金属电极的击穿阈值;微电极击穿后在阳极表面有坑洞产生,而在阴极表面存在溅射沉积现象.     

降雨对棒板(棒棒)空气间隙交流放电特性的影响

针对近年来我国输电线路频繁出现风偏闪络事故,分析认为暴雨是造成输电线路风偏闪络的原因之一。通过模拟降雨试验研究降雨强度、雨水电阻率、环境温度对棒板(棒棒)空气间隙交流放电特性的影响。试验结果表明：降雨强度、雨水电阻率均使棒板(棒棒)空气间隙交流放电电压降低,其中降雨强度对棒板空气间隙交流放电电压的影响最明显;降雨强度I=2~14 mm/min时,棒板间隙距离d=0.4、0.6、0.7 m的交流放电电压最大降低幅度分别为6.73%、6.54%、6.02%,而棒棒间隙的最大降低幅度分别为2.66％、3.22%、3.07%;降雨强度对棒板交流放电电压影响大,对棒棒影响小;暴雨情况下环境温度的升高使棒板空气间隙交流放电电压升高,其最大变化幅度为7.03%。     

介质阻挡放电特性及其影响因素

依据低温等离子体转化有害气体的机理,设计了一种基于介质阻挡放电原理的低温等离子体发生器．通过试验研究对比,分析了微放电过程及等离子体空间分布特性,研究介质材料、厚度、放电间隙、电源电压及频率对放电特性的影响．研究表明：选择相对介电常数较大、较薄的介质更易获得较大的放电强度;较小的放电间隙有利于提高放电的强度和放电的均匀性．增大电源电压和频率会使放电功率随之增大．     

介质阻挡放电中水电极电导率对放电的影响

采用双水电极装置,在介质阻挡放电系统中,首次对水电极电导率对放电系统的影响进行了研究.实验测量了不同电导率下(电导率在2.8～10 000 μS/cm范围内)的介质阻挡放电特性的变化规律,经分析发现:放电的击穿电压随电极电导率的变化而改变.电导率较小时,击穿电压随电导率的增大迅速地减小,电导率大于10 μS/cm时,击穿电压基本保持不变.不同电极电导率下,击穿电压附近的斑图类型不同,其随电导率增大的变化规律与电导率保持不变时升高电压斑图的演化顺序具有一致性.放电回路的总电导与电极电导率的变化不成线性关系.     

空心电极对容性耦合等离子体放电特性影响

为了提高容性耦合等离子体源的等离子体密度,采用空心电极来代替传统平板电极进行放电。本文采用流体力学模型对容性耦合空心电极放电进行建模仿真,研究不同空心电极的孔隙结构、放电电压及极板间距下,空心电极对容性耦合等离子体放电特性,特别是对等离子体密度的影响。结果表明,采用传统平板电极放电得到的等离子体密度仅为1.86×1015m^-3;当采用倒梯形孔隙结构空心电极进行放电时,空心阴极效应被抑制,等离子体密度仅有少量增长;采用矩形或梯形孔隙结构的空心电极进行放电时,孔隙下方的等离子体密度显著提高,达到2.37×1015m^-3以上。研究还发现,随着放电电压从50 V增至125 V,空心阴极效应和静电边缘效应都显著增强,放电中心处的电子密度从4.76×10¹⁴m^-3迅速增加到3.98×1015m^-3,但等离子体密度在径向分布上出现两个明显的峰值,导致均匀性变差。随着极板间距的增加,等离子体密度显著提高,等离子体均匀性受扩散效应的影响得到明显改善。     

共面型介质阻挡放电的击穿特性

利用拉普拉斯方程求出共面型介质阻挡放电单元电势分布的解析解,结合汤生放电理论,研究了共面型放电单元的结构参数对其击穿特性的影响.结果表明,介质表面的二次电子发射系数、沿面电极间隙、电极长度、介质层等因素对共面型介质阻挡放电的击穿电压和击穿路径的位置都有一定影响.合理选择共面型介质阻挡放电的结构参数,可以获得较低的击穿电压和所需的放电模式.     

放电处理高分子薄膜场致发射阴极的研究

考察了聚苯胺（PANI—CSA）、聚对苯乙烯磺酸（PEDOT）、聚乙烯咔唑（PVK）和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）4种高分子薄膜经放电处理后的场致电子发射性能．首先将这些材料配制成溶液分别在ITO玻璃衬底上旋涂成膜,放入真空测试箱中,通过放电处理这些薄膜的表面;再将处理好的薄膜作为阴极发射体．文中比较了这些薄膜的场致发射阈值电压、电流一电压特性曲线以及相应的福勒一诺德海姆（F-N）曲线,测试了这4种高分子薄膜的电导率,比较电导率对放电处理结果的影响．实验证明,电场作用下高分子薄膜的电子发射能力和电导率有关,具较高电导率的高分子薄膜经表面放电处理后其发射能力更强．     

静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响分析

为了分析自然环境下静电放电电磁脉冲场对针板间隙流注放电的影响,基于流体动力学理论,建立静电放电电磁脉冲场下流注放电模型,对大气压下10mm针板间隙流注放电过程进行了仿真,研究了静电电磁脉冲场对流注运动发展过程中电场与光子通量的影响,以及得到不同静电电磁脉冲场下流注放电间隙贯穿时间的变化规律。结果表明:无静电电磁脉冲场时,随着时间的推移流注不断向阴极发展,当流注头部靠近阴极时,流注头部电场强度逐渐增大,光子通量幅值亦迅速增长;通入静电电磁脉冲场后,相同时间内,电场向板极推进的速度明显加快,击穿电压阈值显著降低,随着静电放电输出电压的增加,流注贯穿间隙的时间逐渐减小。对于强电磁场环境下电子设备安全防护的研究具有参考意义。     

空气击穿过程对人体静电放电的影响

讨论了手持小金属物体的带电人体产生的静电放电,即人体－金属ＥＳＤ,介绍了其放电电流波形的主要特点及影响它的主要因素,并结合气体击穿理论对人体－金属ＥＳＤ过程及其特点进行了分析。     

基于线电极电火花展成加工的放电特征研究

针对基于线电极展成加工的放电间隙进行了理论分析,提出了一些新的研究观点。研究分析表明,其放电间隙对制定伺服控制进给策略至关重要。     

空腔水电极电晕放电雾化特性的研究

为了研究气-液两相流的空间放电特性规律,实验首次采用空腔水电极雾化装置,通过测量不同雾化电极的电压-电流特性,不同质量分数溶液雾化时的消耗量等物理参量,分析了空腔水电极电晕放电的特性.实验表明,空腔电极在干式电晕放电时,曲率半径越小,放电电流越大,且随着电压升高,电流差值呈上升趋势;在雾化电晕放电时,电极形状、溶液质量分数对放电电流影响不明显,对溶液消耗量影响较为显著;不同电压作用下的雾化形式不同,雾滴在电场中的动力学过程也不同.     

背景离子对空气放电特性的影响

本文利用一个能产生稳定的离子浓度的独立的离子源,在被研究的间隙中形成一定的离子背景,用升降法观测了正、负背景离子对棒-板间隙百分之五十击穿电压的影响;测量了正、负背景离子对正棒-板间隙伏秒特性的影响;用截波静止摄影法观测了正、负离子背景对放电通道的形态及先导发展速度的影响。文中对这些观测结果的物理机理给予了解释。