1tom263

10. TECHNIKA WYSOKICH NAPIĘĆ 528

W przypadku niejednostajnego rozkładu pola, jego natężenie osiąga lokalnie wartość E większą niż. wartość średnia E_a. Stosunek tych wartości jest współczynnikiem niejednostaj'-ności pola

P = ^    (10.30)

Wyznaczenie jego wartości wymaga znajomości rozkładu natężenia pola, który otrzymuje się w wyniku rozwiązania równania Laplace’a lub Poissona przy określonych warunkach brzegowych.

W przypadku elektrod regularnych, których kształt jest opisywalny analitycznie, izolowanych pojedynczym dielektrykiem, można stosunkowo łatwo obliczyć współczynnik niejcdnostajności elektrycznego. W tablicy 10.6 zestawiono współczynniki niejedno-stajności pola wraz z charakterystykami rozkładów pola elektrycznego typowych układów izolacyjnych o dielektryku jednorodnym. Niejednorodność dielektryka komplikuje obliczenia. Jeśli jednak występuje ona w postaci uwarstwienia regularnego, to wzory stają się stosunkowo proste.

Wartość natężenia pola E_x w dowolnej warstwie szeregowego układu dielektryków o elektrodach płaskich jest określona zależnością

^E* " z

if*

i-1 ^E;

oraz w układzie elektrod współosiowych cylindrycznych — zależnością U

(10.31)

E =

V ¹ i ^r‘⁺¹

V, L —^ln-

1=1 Si Ti

(10.32)

przy czym: U — napięcie doprowadzone do układu: i — kolejna warstwa dielektryka (w układzie cylindrycznym liczona od osi); n — liczba warstw; z — przenikalność elektryczna; r — promień w układzie cylindrycznym.

Zależność współczynnika niejcdnostajności pola od grubości warstw układów dwuwarstwowych przedstawiono na rys. 10.25.

Rys. 10.25. Współczynniki niejcdnostajności pola układów uwarstwionych szeregowo: a) płaskiego; b) cylindrycznego

10.2.1*2. Mechanizmy wyładowań w gazach

Wyładowania elektryczne w gazach są poprzedzone procesami jonizacyjnymi i dejoniza-cyjnymi, które są scharakteryzowane w tabl. 10.7. W ośrodku gazowym można wyodrębnić trzy następujące mechanizmy przechodzenia od wyładowania niesamoistnego do samoistnego a następnie zupełnego: próżniowy, Townsenda (iskry krótkiej) i kanałowy. Ich charakterystyki są podane w tabl. 10.8.

Tablica 10.7. Charakterystyka procesów jonizacyjnych i dcjonizacyjnych

Rodzaj procesu	Kryteria i zależności	Uwagi i objaśnienia
Fotojonizacja nicsamoistna^1)i samoistna^2’	IV, = 7 vji» HWL< -... ' - W,	możliwa kumulacja energii kolejnych wzbudzeń, stała h = 6,6-10”^34 J-s
Jonizacja fotoelektronowa	vh » Wj	elektron uwolniony w procesie jonizacji ma energię wystarczającą do dalszej jonizacji
Jonizacja zderzeniowa	> pnr~ f6Wj * aq V *T	możliwa kumulacja energii kolejnych zderzeń; stała a = 1 cząsteczki nieruchome; a = 1/n/2 cząsteczki w ruchu bezładnym; stała k = 1,38 10" ^23 J/K
Jonizacja termiczna	2W. T>-^J- 3 k
Jonizacja powierzchniowa: fotoemisja termoemisja autoemisja emisja wtóma (zderzeniowa)	vh > Pw r> 2000 K E > 1 MV/cm Wk > Pw	praca wyjścia Pw = 0,7 6,3 eV
Dyfu;g'a	v.kT Y = -j— grad nq
Rekombinacja	dn, nJU) = ~r~~~ ~ 1+*,V	współczynnik rekombinacji aq = 10 ^7 h- 10"^6 cm^3/s dla jonów xq = 10"^14-r 10 ^8 cm^3/s dla elektronów

Tablica 10.8. Mechanizmy wyładowań elektrycznych w gazach

Mechanizm	Iloczyn ap hPa-cm	Kryteria przeskoku (wyładowania samoistnego)	Uwagi i objaśnienia
		t';'E 4 Wa	katodowe inicjowanie przeskoku w przypadku emisji po-lowej (anodowe-warunek niespełniony)
Próżniowy	< 10-^J	up S <aC)^2	przypadek makrocząsteczkowego bombardowania elektrod
		«W'+uie> i	przypadek międzyelektrodo-wej wymiany cząstek

’*' Fotojonizacja powodowana przez promieniowanie zewnętrzne.

²⁾ Fotojonizacja powodowana przez promieniowanie wewnętrzne.

Oznaczenia: W_s energia jonizacji; W_w — energia wzbudzenia; W_k — energia kinetyczna; v_;, częstotliwość i długość fali wzbudzającej; E — natężenie pola; T — temperatura bezwzględna; p — ciśnienie gazu; r₀ — promień zderzenia (cząsteczki); q ładunek; v_s — prędkość skierowana; n_q — koncentracja ładunku; n₀ koncentracja ładunku w chwili r = 0.

34 Poradnik inżyniera elektryka tom 1