WSTĘP W POŁOWIE XVIII WIEKU ZBUD. PIERWSZE PIORUNOCHRONY, W CZASIE PIERWSZ. WOJNY ŚW. NARODZIŁĄ SIĘ TWN (HIGH VOLTAGE TECHNOLOGY). OBECNIE, NA ŚWIECIE PRACUJĄ LINIE PRZESYŁOWE DO 1500 KV. PODSTAWOWYM NAPIĘCIEM W EUROPIE JEST LINIA PRZESYŁ. 400 KV. W POLSCE, PRACUJE TYLKO 1 LINIA O NAPIĘCIU ZNAMIONOWYM 750 KV. PRZY NAP. ZNAM. 400 KV MAMY OK. 120 KM LINI, PRZY 200 KV OK. 8000 KM LINI, PRZY NAP. 110 KV OK. 36000 KM LINI PRZESYŁOWEJ. W POLSCE, JEST TYLKO JEDEN ODCINEK LIN. PRZES. O NAP. ZNAM. 450 KV (POŁĄCZENIE POLSKA - SZWECJA)
WYSOKIE NAPIĘCIA ZNAJDUJĄ ZASTOSOWANIA: A) BEZPOŚREDNIE *JEŻELI WYS. NAP. JEST KONIECZNE DO ZASIL. NIEKTÓRYCH ODBIORNIKÓW (LAMPY RENTGENOWSKIE) ZE WZGLĘDU NA ICH ZASADĘ DZIAŁANIA, *WZGLĘDY EKONOMICZNE - NP. MASZYNA ELE. O DUŻEJ MOCY (POWYŻEJ 100 KW); 6 - 10 KW NAP. ZNAM.; B. DUŻE SILNIKI, GENERATORY W ELEKTROWNIACH) B) POŚREDNIE *PRZESYŁ. ENERGII ELE. NA DUZE ODLEGŁOŚCI ZA POMOCĄ LINII WYSOKICH NAP. PRZESYŁ JEST KORZYSTNY (MNIEJSZE PRZEKROJE DRUTÓW, MNIEJSZE SPADKI NAP. I MOCY, LŻEJSZE SŁUPY - MNIEJSZE KOSZTY, ALE POTRZEBNE IZOLATORY - DODATKOWE KOSZTY)
TWN OBEJMUJE 3 DZIAŁY: A) WYTRZYM. ELE. UKŁADÓW IZOLAC., B) PRZEPIĘCIA I OCHRONA PRZECIWPRZEPIĘCIOWA C) MIERNICTWO WYSOKONAPIĘCIOWE
WYTRZYMAŁOŚĆ ELE. A POLE ELE. - WYTRZYMAŁOŚĆ ELE. JEST TO NAJWYZSZE NAP. WYTWARZANE, PO KTÓREGO PRZEKROCZENIU NASTĘP. PRZESKOK ISKROWY W GAZIE ALBO PRZEBICIE. PRZESKOK I PRZEBICIE NOSZ NAZWĘ WYŁADOWAŃ ZUPEŁNYCH, W ODRÓŻN. OD WYŁAD. NIEZUP., KTÓRE NIE POWODUJĄ BEZPOŚREDNIO ZWARCIA ELEKTROD. NP. WYŁADOWANIA POWIERZCHNIOWE, ŚLIZGOWE. O WYŁADOWANIACH ELE. DECYDUJE PRZED WSZYSTKIM MAXYMALNA WARTOŚĆ NAT/ĘŻ. POLA ELE. (WYSTARCZY W JEDNYM P-KCIE). O ZUPEŁNYM WYŁADOW. NIE DECYD. SAMA MAX. WART. NATĘŻ. POLA, TYLKO ROZKŁAD NATĘŻ, TEGO POLA W PEWNYM OBSZARZE, W KTÓRYM TO WYŁADOWANIE SIĘ ROZWIJA I DLATEGO SKORO MAMY MÓWIĆ O WYTRZ. ELE. UKŁADÓW IZOLAC., MUSIMY ZNAĆ ROZKŁADY POLA ELE. W RÓŻNYCH UKŁADACH IZOLAC.
POLE ELE. MOŻE MIEĆ RÓŻNY CHARAKTER, W ZALEŻN. OD ŹRÓDŁA TEGO POLA I OD WŁASNOŚCI OŚRODKA: A) POLE ELEKTROSTATYCZNE B) P. PRZEPŁYWOWE (P. UPŁYWNOŚCIOWE, BO PRZEPŁYW PRĄDU JEST NIEWIELKI) C) P. ELE. PRZEMIENNE (PRZY PRĄDZIE SINUSOID. ZM.)
POLE ELEKTROSTATYCZNE POWSTAJE, GDY W PEWNYCH OBSZARACH OŚRODKA BEZ UPŁYWU ZOSTANĄ NAGROMADZ. ŁAD. ELE.. POLE TO OBJAWIA SIĘ M.IN. DZIAŁANIEM SIŁ COULUMBOWSKICH (PRZYCIĄGANIA, ODPYCHANIA ŁĄD. ELE.)
NATĘŻENIE POLA ELE. JEST OKREŚLONE ZARÓWNO CO DO WARTOŚCI I KIERUNKU PRZEZ SIŁĘ JAKA DZIAŁA
EPSILON - ZALEŻY OD OŚRODKA, WSPÓŁCZYNNIK PROPORCJONALNOŚCI (PRZENIKALNOŚĆ ELE.)
INDUKCJA ELE. (GĘSTOŚĆ STRUMIENIA ELE.)
POWIERZCHNIA EKWIPOTENCJALNA - M.-CE GEOMETRYCZNE PUNKTÓW O TYM SAMYM POTENCJALE NAZYW. JEST POW. EKW. KTÓRA JEST W KAŻDYM PUNKCIE PROSTOPADŁA DO KIERUNKU NATĘŻ. LINI POLA ELE. STOSUNEK ŁADUNKÓW Q NAGROMADZ. NA ELEKTRONACH DO NAPIĘCIA U (RÓŻNICY POTENC. M.-DZY ELEKTRONAMI) NOSI NAZWĘ POJEMNOŚCI ELE. C.. C=Q/U POJEMNOŚĆ UKŁ. ILOZ. Z OŚRODKIEM JEDNORODNYM JEST PROPORCJ. DO PRZENIKALNOŚCI ELE. EPSILON
JEŻELI MAMY STAŁĄ GĘSTOŚĆ STRUMIENIA,TO D*S=Q
POTENCJAŁ W DANYM PKCIE POLA WYRAŻA SIĘ PRACĄ JAKĄ NALEŻY WYKONAĆ PRZECIWKO SIŁOM POLA, ABY PRZESUNĄĆ JEDNOSTKOWY ŁADUNEK DODATNI Z NIESKOŃCZENIE WIELKIEJ ODLEGŁOŚCI DO DANEGO PUNKTU
MINUS - BO JEST TO PRACA, KTÓRĄ MUSIMY WŁOŻYĆ (STRATA ENERGII); PRZENIESIENIE ŁADUNKU PRZECIWKO DZIAŁANIU SIŁY POLA
POLE ELEKTROSTATYCZNE W UKŁADACH FOREMNYCH Z JEDNYM DIELEKTRYKIEM
UKŁADY FOREMNE - TO TAKIE, GDZIE WYSTĘP. JAKAŚ SYMETRIA, NP. SYMETRIA WZGL. PUNKTU, PROSTEJ, PŁASZCZYZNY. TAKIE UKŁADY POLA ELE. MOŻNA B. ŁATWO ROZPATRYWAĆ ANALITYCZNIE
PIERWSZYM OMAWIANYM BĘDZIE UKŁ. PŁASKI
W UKŁ. PŁASKIM IDEALNYM, ELEKTRODY SĄ PŁASZCZYZNAMI
POJEMNOŚĆ UKŁADU
WYTRZYMAŁOŚĆ W UKŁ. PŁASKIM
UKŁĄD WALCÓW WSPÓŁOSIOWYCH
WYTRZYMAŁOŚĆ ELEKTRYCZNA W UKŁADZIE
- POWIETRZNY UKŁAD WALCOWY - WYTRZYMAŁOŚĆ JEGO JEST INNA NIŻ UKŁADU PŁASKIEGO. TE ODSTĘPSTWA SĄ WIDOCZNE SZCZEGÓLNIE DLA MAŁYCH PROMIENI WALCA ŚRODKOWEGO, A WIĘC DLA DUŻYCH WARTOŚCI UŁAMKA R/r.
Up - NAP.
PRZEBICIA (PRZESKOKU)
WYKRES TEN DOTYCZY TZW. WYŁADOWAŃ WSTĘPNYCH, PRZY MAŁYCH WARTOŚCIACH PROMIENIA WEWN. JEŻELI B. PODNOSIĆ NAP., TO POJAWIA SIĘ TZW. ŚWIETLENIE - WYŁADOWANIA WSTĘPNE. PRZESKOK NA MNIEJSZE DOPIERO DLA WYSOKICH NAP.. MAX. WYTRZYMAŁOŚĆ PRZY R/3
JEŻELI ZWIĘKSZAMY PROMIENIE TO UKŁAD ZBLIŻA SIĘ DO UKŁADU PŁASKIEGO.
- UKŁAD WALCÓW RÓWNOLEGŁYCH
DLA TAKIEGO UKŁĄDU WYSTĘPUJE SYMETRIA WZGLĘDEM PŁASZCZYZNY
JEŻELI a/r>5 TO WTEDY TEN WZÓR NA Emax MOŻNA STOSOWAĆ Z DUŻĄ DOKLADNOŚCIĄ. TA MAX WARTOŚĆ NATĘŻ. POLA WYSTĘPUJE TYLKO W PKT. A i B ZNAJDUJĄCYCH SIĘ NA LINI ŁĄCZĄCEJ ŚRODKI WALCÓW.
- UKŁAD WALEC - PŁASZCZYZNA
STOSUJE SIĘ METODĘ ODBIĆ ZWIERCIADLANYCH. JEŻELI 2h=A 2u=”MI” TO
TA METODA ZWIERCIADLANA MÓW O TYM, ŻE UKŁĄD ZNAJDUJE SIĘ TAK JAKBY POSADAŁ DRUGI PRZEWÓD W ZIEMI I WTEDY ZACHOWUJE SIĘ ON TAK JAK TEN PIERWSZY. DLATEGO 2U, 2h.
- UKŁAD KUL KONCENTRYCZNYCH
NATĘŻENIE POLA:
MAX TEGO NATĘŻENIA POLA BĘDZIE WTEDY, GDY X BĘDZIE MIAŁ MOŻLIWIE NAJMNIEJSZĄ WARTOŚĆ. MIN BĘDZIE GDY x=r
JEŻELI ZEWNĘTRZNA KULA BĘDZIE BARDZO DUŻE. CZYLI R=>NIESKOŃCZ., OTRZYMUJEMY TYLKO POJEDYNCZE KULE, BO WIĘKSZA JEST NIESKOŃCZENIE DUŻA, TO POJEMNOŚĆ c=4πεr. DZIĘKI TEMU MOŻNA OKREŚLIĆ POJEMNOŚĆ KULI ZIEMSKIEJ, WYNOSI ONA 708 MIKRO F. 1pF=0,9cm - KIEDYŚ UŻYWANO CM, TO OKREŚLA POJEMNOŚĆ TERAZ pF BYŁA JEDNOSTKA FIZYCZNA CGS (CM, GRAM, SEKUNDA)
UKŁAD KUL EKSCENTRYCZNYCH
UKŁĄD TEN WYKORZYSTYWANY JEST W LABORATORIACH JAKO TZW. ISKIERNIK KULOWY SŁUŻĄCY DO POMIARU WYSOKICH NAPIĘĆ. MAX. NATĘŻENIE POLA WYSTĘP. W PUNKTACH A i B PRZY POWIERZCHNIACH KUL ŁĄCZĄCYCH ICH ŚRODKI. A) UKŁĄD SYMETR., ŻADNA Z KUL NIE JEST UZIEMIONA, NA JEDNEJ JEST + A NA 2 -. W TRANSFORMATORZE ŚRODEK UZWOJENIA MUSI BYĆ UZIEMIONY Emax=μ/a*βs B) UKŁ. NIESYMETRYCZNY (CZĘŚCIEJ STOSOWANY). JEDNA Z KUL UZIEMIONA JEST I MA POTENCJAŁ ZIEMI 0, A DRUGA MA ZNAK + ALBO -. Emax=μ/a*βn. βs i βn - rozkłąd:
- UKŁAD OSTRZOWY WSPÓŁOSIOWY:
HIPERBOLA OBROTOWA
ROZKŁAD POLA W TAKIM UKŁADZIE JEST WYBITNIE NIEJEDNORODNY. W OKOLICACH ??OSTRY?? WYSTĘPUJE SILNE ZAGĘSZCZENIE POLA I POWIERZCHNI EKWIPOTENCJALNYCH. ZBLIŻONY UKŁAD DO OSTRZONEGO WYSTĘPUJE CZĘSTO W PRAKTYCE NP. W JAKICHŚ KONSTRUKCJACH.
POLE ELEKTROSTATYCZNE W UKŁĄDACH UWARTSWIONYCH.
* UKŁAD PŁASKI UWARSTWIONY SZEREGOWO
....UKLAD 3 WARSTWOWY
* ROZKŁAD POLA ALEKTRYCZNEGO
NA GRANICY ELEKTRYCZNEJ MATERIAŁÓW DIELEKTRYCZNYCH NAPIĘCIE WYSTĘPUJE SKOKOWO.
* UKŁAD PŁASKI UWARSTWOWIONY RÓWNOLEGLE
POWIERZCHNIA GRANICZNA ZGODNA Z KIERUNKIEM POLA
DUŻEGO ZNACZENIA TEORETYCZNEGO W PRAKTYCE UKŁAD TEN NIE MA.
* UKŁAD WALCOWY UWARSTWIONY SZEREGOWO:
NA STYKU DIELEKTRYKÓW:
* UWARSTWIENIE UKOŚNE:
DLA SKŁADOWYCH STATYCZNYCH: E1t=E2t (UWARSTWIENIE RÓWNOLEGŁE). DLA SKŁADOWYCH NORALNYCH
NASTĘPUJE ZAŁAMANIE SIŁ LINII POLA ELE., TAK JAK ZAŁAMANIE ŚWIATŁA. NP. PO PRZEJŚCIU PRZEZ WODĘ.
POLE PRZEPŁYWOWE (PRZY NAP. STAŁYM w=0) E1/E2=γ2/γ1
UKŁAD PŁASKI 2 - WARSTWOWY
POLE ELE. PRZY NAP. PRZEMIENNYM
* WYŁADOWANIA ELEKTRYCZNE W GAZACH
W POWIETRZU, W WARUNKACH NORMALNYCH, ZAWSZE ISTNIEJE PEWNA ILOŚĆ JONÓW I WOLNYCH ELEKTRONÓW. W POW. WYSTĘP. CIĄGŁE PROCESY JONIZACYJNE I REKOMBINACYJNE. NA ZIEMI WYSTĘP. NATURALNE CYNNIKI JONIZACYJNE: 1) PROMIEN. ULTRAFIOLET. SŁOŃCA 2) PROMIEN. KOSMICZNE 3) PROMIEN. CIAŁ RADIOAKTYWNYCH, ICH ZŁOŻA ZNAJDUJĄ SIĘ W ZIEMII, A TAKŻE PEWNE ILOŚCI W POWIETRZU F=mg F=Eq JEŻELI NA CZĄSTECZKĘ DZIAŁA SIŁA, TO JON BĘDZIE SIĘ PORUSZAŁ. ELEKTRONY SĄ BARDZIEJ RUCHLIWE NIŻ JONY (BO SĄ LŻEJSZE I BĘDĄ SIĘ SZYBKO PORUSZAĆ, ROZPĘDZAĆ). ELEKTRONY UZYSKUJĄ WIĘKSZĄ E. KINET. W POLU ELE. ROZPĘDZONY ELE. MOŻE ZDERZYĆ SIĘ Z CZĄST. OBOJĘTNĄ I JEŻELI JEGO E.KIN. JEST DOŚĆ DUŻA, TO MOGĄ POWODOWAĆ ICH JONIZACJĘ. WTEDY MÓWIMY ŻE JEST TO ONIZACJA ZDERZENIOWA (W GAZACH ZACHODZI W SPOSÓB LAWINOWY)
GĘSTOŚĆ PRĄDU W GAZIE: * OD ZERA DO A - SŁABE POLE ELE. JONY I ELE. SIĘ PORUSZAJĄ, ALE JEŻELI ZWIĘKSZYMY NAPIECIE LUB NATĘŻ. POLA, TO ICH PRĘDKOŚĆ RUCHU BĘDZIE WIĘKSZA, PRĄD TEŻ WIĘKSZY * A - B - TAM JUŻ WSZYSTKIE ELE. PORUSZAJĄ SIĘ SZYBCIEJ, ALE WIĘCEJ ICH JUŻ NIE MA, CZYLI PRĄD POZOSTAJE TEN SAM - EFEKT NASYCENIA.
* B - C - GDY POLE PRZEKROCZY PEWNĄ (DOŚĆ DUŻĄ) WARTOŚĆ Ej, E. KIN. ELEKTRONÓW JEST WYSTARCZAJĄCA DO JONIZACJI ZDERZENIOWEJ, KTÓRA ODBYWA SIĘ ZNÓW W SPOSÓB LAWINOWY (GWAŁTOWNIE ROŚNIE LICZBA JONÓW I ELE., GĘSTOŚĆ PRĄDU ROŚNIE) * W C - POJAWIAJĄ SIĘ TZW. WYŁĄDOWANIA SAMODZIELNE, MOGĄCE TRWAĆ DALEJ NAWET BEZ DZIAŁANIA CZYNNIKÓW ZEWNĘTRZNYCH (PRZED PKT. C BYŁO TO NIEMOŻLIWE). PRZY TEMP. WYSOKICH, RZĘDU KILKU TYS. °C, WYSTĘP. JONIZACJA TERMICZNA
W GAZACH WAŻNĄ ROLĘ ODGRYWAJĄ ZJAWISKA NA GRANICY CIAŁA STAŁEGO I GAZU 0 ZJAWISKA WYZWALANIA ELEKTRONU Z METALU, ABY WYZWOLIĆ ELEKTRON Z METALU, TRZEBA DOSTARCZYC PEWNEJ ENERGII (PRACA WYJŚCIOWA). TĄ PRACĘ WYJŚCIA MOŻNA UZYSKAĆ W RÓŻNY SPOSÓB: * NA SKUTEK NAGRZEWANIA METALU (ZJAW. TERMOEMISJI * NAŚWIETLANIE RÓŻNYMI PROMIENIAMI POWIERZCHNI METALU (ZJAW. FOTOEMISJI), * POWIERZCHNIA METALU MOŻE BYĆ BOMBARDOWANA PRZEZ JONY CZYLI MAMY BOMB. JONAMI I JEŻELI POWIEZCHNIA JEST KATODĄ, TOWYZWOLIMY ELEK. (EMISJA WTÓRNA, GDY BOMB. ELEKTRONAMI) * DZIAŁANIE B. SILNEGO POLA ELEKTRYCZNEGO RZĘDU KILKU TYS. KV/cm, WTEDY ELEKTRONY MOGĄ BYĆ „WYRYWANE” PRZEZPOLE ELE. - WYSTĘPUJE TZW. „ZIMNA EMISJA” ELEKTRONOWA (EMISJA POLOWA, EMISJA AUTOELEKTRYCZNA). TAKA EMISJA NAJCZĘŚCIEJ WYSTĘP. NA ELEKTRODACH OSTRZOWYCH (TAM POLE ELE. MA B. DUŻĄ WARTOŚĆ).
* MECHANIZMY PRZESKOKU ISKROWEGO W GAZACH
PRZYROST LICZBY ELEKTRONÓW dn NA DRODZE LAWINY dx (α-WSPÓŁCZYNNIK JONIZACJI ZDERZ. TOWNSENDA)
POWSTAJĄCE LAWINY ELEKTRONOWE SĄ WARUNKIEM POWSTANIA ROZWOJU WYŁADOWANIA SAMODZIELNEGO E0 - NAP. STAŁE. ŻEBY MOGŁA POWSTAĆ LAWINA ELEKTRONOWA, TO POTRZEBNY JEST PIERWSZY ELEKTRON. NP. PROMIENIOWANIE SŁOŃCA SPOWOD. JEGO POWSTANIE. TEN ELE. BĘDZIE SIĘ PORUSZAŁ I NABIERZE ENERGII, AŻ SIĘ ZDERZY Z CZĄST. OBOJĘTNĄ. TO MOŻE SPOWODOWAĆ JONIZACJĘ, MAMY JUŻ 2 LEKTRONY, KTÓRE PONOWNIE SIĘ PORUSZAJĄ, ZDERZAJĄ I MAMY JONIZACJĘ ITD... TEN WZROST JEST WZROSTEM WYKŁADNICZYM, PRĘDKOŚĆ ELEKTRONU W POLU ELE. MOŻE BYĆ NAWET 10+5 [m/s] W GAZIE. JEDNOCZEŚNIE ELEKTRONY PODLEGAJĄ TEŻ RUCHOM CIEPLNYM POCHODZĄCYM Z GAZU I JEST TO RUCH HAOTYCZNY. α - LICZBA ZDERZEŃ POWODUJĄCYCH JONIZACJĘ NA 1 cm DROGI ELEKTRONU, dx - DROGA PRZEBYTA PRZEZ CZOŁO LAWINY, dn - PRZYROST LICZBY ELEKTRONÓW
OZNACZA TO POCZĄTEK WYŁADOWANIA ISKROWEGO.
* PRAWO PASCHENA:
γ - LICZBA ELEKTRONÓW WYZWOLONYCH Z KATODY PRZEZ JEDEN JON DODATNI
GDYBY NIE BYŁO EMISJI ELEKTRONÓW Z KATODY, TO WYŁADOWANIE BY ZANIKŁO. DALSZĄ CIĄGŁOŚĆ WYŁADOWANIA MOGĄ ZAPEWNIĆ ELEKTRONY BOMBARDOWANE Z KATODY. KAŻDY E NOWYCH ELEKTRONÓW MOŻE SPOWODOWAĆ KOLEJNĄ LAWINĘ.
* DLA WIĘKSZYCH CIŚNIEŃ JEST KRÓTSZA DROGA SWOBODNA I MNIEJSZA ENERGIA KINETYCZNA ELEKTRONÓW PRZED ZDERZENIAMI, A TO UTRUDNIA JONIZACJĘ CZĄSTEK OBOJĘTNYCH, POTRZEBA WIĘC SILNIEJSZEGO POLA. WNIOSEK: WYTRZYMAŁOŚĆ MUSI ROSNĄĆ. JAK BĘDZIEMY OBNIŻAĆ CIŚNIENIE, TO PRĘDKOŚĆ ROŚNIE, E. KIN. ROŚNIE, WYTRZYMAŁOŚĆ MALEJE. DLA B. MAŁYCH CIŚNIEŃ (TECHNICZNA PRÓŻNIA) E. KIN. ELEKTRONÓW DUŻA, ODLEGŁOŚCI DUŻE, CZĄSTECZEK JEST MAŁO I JEST MAŁE PRAWDOPODOBIEŃSTWO TRAFIENIA W CZĄSTECZKĘ OBOJĘTNĄ. TO UTRUDNIA POWSTANIE LAWINY, A WIĘC WYTRZYMAŁOŚĆ ROŚNIE. * TEN OPISANY MECHANIZM TOWNSENDA WYSTĘPUJE DLA NIEZBYT DUŻYCH ILOCZYNÓW pa, CO PRZY NORMALNYM CIŚNIENIU ODPOWIADA ODLEGŁOŚCI OK. 1 cm. a=1 cm.
MECHANIZM ISKRY KRÓTKIEJ - MECHANIZM TOWNSENDA, Z REGUŁY KRÓTSZY NIŻ 1 cm. DLA WIĘKSZYCH a (RZĘDU KILKU CM I M.) - ISKRY DŁUGIE I MECHANIZM TOWNSENDA JUŻ TAM NIE FUNKCJONUJE
MECHANIZM KANAŁOWY- PRZY CIŚNIENIU PA>1330 hPa WYŁADOWANIW W GAZIE ROZWIJA SIĘ W POSTACI WĄSKIEGO KANAŁU PLAZMOWEGO O DUŻEJ PRZEWODNOŚCI. MÓWIMY ,ŻE MAMY MECHANIZM KANAŁOWY ZWANY TEŻ MECHANIZMEM STRIMEROWYM. DUŻĄ ROLĘ W TYM MECHANIŹMIE ODGRYWA FOTOJONIZACJA POCHODZĄCA OD SAMEJ LAWINY ELEKTR. LAWINA ELEKTR. EMITUJE PROMIENIOWANIE UV, FOTONY PROMIENIOWANIA MAJĄ ENERGIE DOSTATECZNA DO JONIZACJI CZ ĄSTECZEK GAZU. DZIĘKI TEMU POWSTAJĄ NOWE ELEKTRONY DAJĄCE POCZĄTEK NOWYM LAWINĄ.
ROZWUJ TEGO KANAŁU ZALEŻY OD ODLEGŁOŚCI:
-JEŻELI ODLEGŁOŚĆ JEST NIEWIELKA TO ROZWUJ TEGO KANAŁU ODBYWA SIĘ OD ANODY DO KATODY:
mienszanina ładunków ujemnych i dodatnich czyli plazma
GDY KANAL POŁĄCZY TE DWIE ELEKTRODY NASTĄPI WYŁADOWANIE GŁÓWNIE W POSTACI ISKRY DŁUGIEJ. W PRZYRODZIE TEZ WYSTEPUJĄ ISKRY DŁUGIE JAKO WYŁADOWANIA PIORUNOWE.
Z TYM MECHANIZMEM KANAŁOWYM ZWIĄZANE SĄ NAZWISKA MEEK-LOEB.
JEŻELI MAMY ŹRÓDŁO O WYSTARCZAJĄCEJ MOCY TO ZAMIENIA SIĘ TA ISKRA W ŁUK ELEKTR.
-PRZY DUŻYM ODSTĘPIE ELEKTROD.
PRZY DUŻYCH ODLEGŁOŚCIACH W PRZYPADKU ISTNIENIA SKOKÓW KANAŁ PORUSZA SIĘ SZYBCIEJ NIŻ LAWINA PIERWOTNA I NASTĘPNE LAWINY WYPRZEDZAJA LAWINE PIERWOTNĄ. W PRAKTYCE NA SAMYM POCZĄTKU KANAŁ PLAZMOWY MOŻE BYĆ DOŚC SZEROKI PRZYPOMINAJĄCY WSTĘGE STRIMER, KANAŁ TEN SIĘ ZWĘRZA PRZECHODZĄC W ODGAŁĘŹNIONE KANALIKINOSZĄCE NAZWĘ LIDER.TO WYŁADOWANIE ROZWIJA SIĘ SKOKOWO I DOPIERO OSTATNI SKOK PRZECHODZI W WYŁADOWANIE GŁÓWNE(NP. PIERUNY)
WYTRZYMAŁOŚĆ ELEKTRYCZNA POWIETRZAW UKŁADZIE NIEJEDNORODNYM OSTRZE PŁYTA
W POLU NIEJEDNORODNYM (OSTRZE-PŁYTA) WPŁYW BIEGUNOWOŚCI:
JONIZACJA BĘDZIE SIĘ ODBYWAŁA PRZY OSTRZU BO JEST TAM DUŻE NATĘŻENIE POLA. W PIERWZSYM PRZYPADKU PRZY OSTRZU JEST SŁABSZE POLE A W PRZESTRZENI SILNIEJSZE CO POWODUJE OBNIŻENIA NAPIĘCIA PRZESKOKU. W DRUGIM PRZYPADKU JEŻELI OSTRZE JEST UJEMNE SZYBKIE ELEKTR. UCIEKAJĄ DO ANODY A W PRZESTRZENI POWSTAJE CHMURA DODATNICH ŁADUNKÓW PRZY SAMYM OSTRZU, POLE BĘDZIE SILNIEJSZE , PRZESKOK CAŁKOWITY NASTĄPI PRZY WIĘKSZYM NAPIĘCIU Up. PRZESKOK WYSTĘPUJE CZĘŚCIEJ PRZY DODATNICH BIEGUNOWOŚCIACH OSTRZA(TAK SAMO JAK PRZY UDARZE).
FORMY WYŁADOWAŃ
W UKŁADACH O POLU NIEJEDNORODNYM 1 FORMA WYŁ. W LABOR., GDZIE MAMY UKŁADOSTRZE-PŁYTA JEST ŚWIECĄCA PLAMKA PRZY OSTRZUI SŁABY EFEKT DŹWIĘKOWY. TĘ FORMĘ WYŁ. NAZYWAMY ŚWIETLENIEM I JEST TO WYŁADOWANIE NIEZUPEŁNE OGRANICZONE TYLKO DO OBSZARU NAJSILNIEJSZEGO POLA. W PRAKTYCE TAKIE ZJAWISKO WYSTEPUJE NA PRZEWODACH LINI NAPOWIETRZNYCH WYSOKIEGO NAPIĘCIA I NAZYWA TO SIĘ ULOTEM. JEŻELI BĘDZIEMY PODNOŚIĆ NAPIĘCIE POWSTANIE INNA FORMA ZWANA SNOPIENIEM, OBJAWIA SIĘ ONA WIAZKAMI, SNOPAMI ISKIER WYCHODZĄCYCH Z OSTRZAALE NIE DOCHODZĄCYCH DO DRUGIEGO OSTRZA. PRZY DALEJ ZWIĘKSZANYM NAPIĘCIU NASTĄPI PRZESKOK.
ULOT
W POLU JEDNORODNYM GDY ELEKTR. BĘDĄ PŁASKIE TAKICH FORM WYŁADOWACŃ W POWIETRZU NIE MA OD RAZU NASTĘPUJE PRZESKOK.
W POLU JEDNORODNYM:
Uo=Up
ULOT- NAPIĘCIE POCZĄTKOWE W UKŁADZIE PŁASKIM PRZEWODÓW.....
Uo=21,1/1,19 δm2r (1+0,3/pierw z δr)ln a/r [KV] -WZÓR NA OBL. NAP. POCZĄTKOWEGO W UKŁAD ZIE PŁASKIM 3 PRZEWODÓW.
SKUTKI ULOTU:
-STRATY ENERGII
-ZAKŁUCENIA W ODBIORZE RTV
-OSŁABIENIA IZOLACJI
m=m1*m2,GDZIE m1 WSPÓLCZYNNIK UWZGLĘDNIAJĄCY STAN PRZEWODÓW(NP. GŁADKIE m1=1), m2 WSPÓŁCZYNNIK ZALEŻNY OD POGODY (NP. GDY SUCHO CIEPŁO m2=1), a- ODLEGŁOŚĆ , r- PROMIEŃ, δ- WZGLEDNA GĘSTOŚĆ POWIETRZA.
ZJAWISKO ULOTU JEST BARDZO WARZNE PONIEWARZ ULOT NA LINIACH WYSOKIEGO NAPIĘCIA JEST SZKODLIWY. ULOT W PRAKTYCE WYKORZYSTYWANY JEST PRZY ODPYLANIU PYŁÓW KOMINOWYCH W ELEKTROWNIACH, FABRYKACH, DO OTRZYMYWANIA KSEROKOPI.
WZORY PEEK'A - WZORY NA STRATY MOCY PRZY ULOCIE ITP. MOŻNA ZNALEŚĆ JE W KSIĄŻKACH. DLA PRZYKŁADU MAMY PODANY WZÓR DLA UKŁADU PŁASKIEGO 3 PRZEWODÓW.
ABY ZMNIEJSZYC ULOT NALEŻY ZMNIEJSZYĆ PROMIEŃ PRZWODU . DO TEGO CELU STOSUJE SIĘ PRZEWODY WIĄZKOWE:
S
WYTRZYMAŁOŚC ELEKTRYCZNA POWIETRZA
WYTRZYMAŁOŚĆ STATYCZNA POWIETRZA JEST TO WYTRZYMAŁOŚC PRZY NAPIĘCIU STAŁYM LUB ZEROWYM NIEWIELKIEJ CZĘSTOTLIWOSCI 50Hz,60Hz.
WYTRZYMAŁOŚĆ STAT. W UKŁADZIE PŁASKIM(WARUNKI NORMALNE)
Ep=21,1 KV/cm PRZY 50 Hz
Ep=30 KV/cm PRZY NAPIĘCIU WYPROSTOWANYM
, DLA a RZEDU cm.
DLA MAŁYCH ODSTĘPÓW RZEDU a<1mm Ep JEST WIEKSZE:
W UKŁADZIE PŁASKIM JEST SKALA LOGARYTMICZNA.
W UKŁADZIE PŁASKIM WYTRZYMAŁOŚC POWIETRZA JEST NAJWIEKSZA. W UKŁADZIE OSTRZOWYM NIESYMETRYCZNYM :
Up=14+3,16a [KV, a- cm], A W SYMETRYCZNYM Up=14+3,36
W UKŁADZIE KULOWYM GDZIE POLE ELEKTR. JEST UMIARKOWANIE NIEJEDNORODNE TO NAPIĘCIE PRZESKOKU MA WARTOŚC POŚREDNIĄ . WYTRZYMAŁOŚC ZALEŻY OD PROMIENIA KUL r I OD ODLEGÓŚCI KUL a A OGULNIE MOŻNA POWIEDZIEC ŻE BĘDZIE ZALEZAŁA OD UŁAMKA a/r.
TAKI UKŁAD KULOWY ZWANY ISKIERNIKIEM KULOWYM JEST STOSOWANY DO POMIARU WYSOKIEGO NAPIĘCIA. WYTRZYMAŁOŚĆ POWIETRZA ZALEŻY RÓWNIEŻ OD WARUNKÓW ATMOSFERYCZNYCH :Up ~ Upn δ, GDZIE Up NAPIĘCIE PRZESKOKU W DOWOLNYCH WARUNKACH ATMOSFERYCZNYCH, Upn NAP. PRZESKOKU W W ARUNKACH NORMALNYCH CZYLI TAKICH ŻE TEMP.=20C, CIŚNIENIE 1030 hPa, WILGOTNOĆŚ BEZWZGLĘDNA w=11g WODY /m3 POWIETRZA, GDZIE
δ = 273+20/273+t * p / 1030, GDZIE t TEMP W DANEJ CHWILI, p- CIŚNIENIE W DANEJ CHWILI. W WARUNKACH NORMALNYCH δ=1 ZE WZGLĘDU NA INNE WARUNKI MOŻE BYĆ WIĘKSZA LUB MIEJSZA.
WILGOTNOŚC POWIETRZA W POLU NIEJEDNORODNYM NA UPŁYW:
Up= Upn δ kw, GDZIE kw = 1+ 0,012(W-1). JEŻLI WILGOTNOŚC WZROŚNIE TZN. ŻE NAPIĘCIE PRZESKOKU WZROŚNIE . JEŻELI WILGOTNOŚC SPADA TO WYTRZYMAŁOŚC JEST MNIEJSZA.
WYTRZYMAŁOŚĆ UDAROWA POWIETRZA (RYS 1) . WYTRZ. PRZY NAP. UDAROWYM JEST ZAWSZE WIEKSZA OD WYTRZYMAŁOŚCI PRZY NAP. STAŁYM. CHARAKTERYSTYKA UDAROWA(RYS 2) WSPŁÓCZYNNIK UDARU Ku= Up50/ Upm. NA RYS.2 NA TEJ LINI ZAWSZE ODNOSIMY SIĘ DO WARTOŚCI ŚREDNIEJ UDARU.
NAPIĘCIE UDAROWE MA TAKĄ CHARAKTERYSTYKE:
UDAR NORMALNY OZNACZA SIĘ TAKIM SYMBOLEM 1,2/50μs CZAS NARASTANIA CZOŁA WYNOSI 1,2 A CZAS OPADANIA 50. PRZESKOK MOŻE WYSTĄPIĆ ALBO PRZED CZOŁEM ALBO GDY JEST OPÓŹNIONY ZA CZOŁEM. PRZY DOSTATECZNIE WYSOKIEJ WARTOŚCI MAX UDARU PRZESKOK MOŻE WYSTĄPIĆ NA CZOLE W SZCZYCIE ALBO NA GRZBIECIE UDARU PO PEWNYM CZASIE OPÓŹNIENIA. CZAS TEN LICZY SIĘ OD OSIĄGNIĘCIA WARTOŚCI Up STATYCZNEJ. CZAS OPÓŹNIENIA PRZESKOKU SKŁADA SIĘ Z 2 CZĘŚI:
1/JEST TO TZW. STATYCZNY CZAS OPÓŹNIENIA ZWIĄZANY Z PRZYPADKOWOŚCIA POJAWIANIA SIĘ 1 ELEKTR. W PRZERWIE ISKROWEJ.
2/CZAS ROZWOJU WYŁADOWANIA , ZALEŻY OD PRĘDKOŚCI LAWINY, STRIMERA I KANAŁU PLAZMOWEGO.
IM WYRZSZA WARTOŚĆ MAX UDARU TO CZAS OPÓŹNIENIA DŁUŻSZY.STATYCZNY CZAS OPÓŹNIENIA MOŻNA SKRUCIĆ NAŚWIETLAJĄC TAKI ISKIERNIK PROMIENIAMI RADIOAKTYWNYMI.
Wyszukiwarka