Daudzuma izsoles princips analīze

Daļējās izlādes principa analīze (1)

Elektriskā lauka iedarbībā dielektriskajā sistēmā izlāde notiek tikai dažos reģionos un nesaista pārvedumu starp elektrodu, uz kuru ir piemērots spriegums. Šo parādību sauc par daļējo izlādi. Ja daļēja izlāde notiek blakus gāzveida materiāla apklātajam elektrodam, to var arī saukt par koronu.

Daļējā izlāde var notikt ne tikai elektrodas malā, bet arī uz vai iekšējā dielektriskā materiāla virsmā. Izlāde, kas notiek virsma, sauc par virsmas daļējo izlādi, un tā, kas notiek iekšpusē, — par iekšējo daļējo izlādi. Kad izlāde notiek gāzes spraugā iekšpusē dielektriskā materiālā, lādes maiņa un akumulācija šajā spraugā neizbēgami atspoguļojas abu galdu (vai elektroda) lādes maiņā. Attiecības starp abiem var analizēt, izmantojot ekvivalento shēmu.

Lai izskaidrotu daļējās izlādes attīstības procesu, izmantosim kā piemēru savietoto polietilēna kabeļu. Ja kabeļa dielektriskajā vidē ir maza gāzes sprauga, tās ekvivalentā shēma izskatās šādi:

Rādītajā shēmā Ca ir gāzes spraugas kapacitance, Cb ir sērijā savienota solīdā dielektriskā kapacitance ar gāzes spraugu, un Cc ir atlikušā nemainīgās dielektriskās daļas kapacitance. Ja gāzes sprauga ir ļoti maza, tad Cb ir daudz mazāka nekā Cc un Cb ir daudz mazāka nekā Ca. Kad starp elektrodām tiek piemērots maiņstrāvas spriegums ar momentāno vērtību u, spriegums ua pāri Ca ir .

Kad ua pieaug līdz gāzes spraugas izlādes spriegumam U2, gāzes sprauga sāk izlādēties. Izlādes rezultātā radītās telpiskās lādes veidos elektrisku lauku, kas rada sprieguma uz Ca strauju samazināšanos līdz atlikušajam spriegumam U1. Šajā punktā spraudles izlāde beidzas, un viena daļējā izlādes cikla ir pabeigta.

Šajā procesā parādās atbilstošs daļējās izlādes strāvas impulss. Izlādes process ir ļoti īss un var tikt uzskatīts par augstāko momentu. Katru reizi, kad gāzes sprauga izlādējas, tās spriegums strauji samazinās par Δua = U2 - U1. Kad piemērotais spriegums turpina pieaugt, Ca atkal uzlādējas, līdz ua sasniedz U2, un gāzes sprauga izlādējas otru reizi.

Brīdī, kad notiek daļējā izlāde, gāzes sprauga ģenerē sprieguma un strāvas impulss, kas savukārt veido kustīgos elektriskos un magnētiskos laukus līnijā. Daļējās izlādes detektēšana var tikt veikta, pamatojoties uz šiem laukiem.

Praktiskajā detektēšanā ir konstatēts, ka katras izlādes lielums (t.i., impulsa augstums) nav vienāds, un izlādes bieži notiek absolūtās vērtības piemērotā sprieguma amplitūdas pieauguma posmā. Tikai tad, kad izlāde ir ļoti intensīva, tā izplešas absolūtās vērtības sprieguma samazināšanās posmā. Tas jo īpaši notiek tāpēc, ka praksē bieži vien vienlaicīgi izlādējas vairākas gāzes burbulas; vai arī ir tikai viena liela gāzes bubula, bet katra izlāde neapet pilnu burbulas laukumu, bet tikai tās daļu.

Skaidrs, ka katra izlāde neatkarīgi no citas var radīt dažādas lādes daudzumus, un pat var notikt inversās izlādes, kas nesaderē ar iepriekš akumulētajām lādēm. Gan pozitīvās, gan negatīvās lādes var akumulēties tuvā burbulas sienām, izraisojot virsmas izlādi pa burbulas sienām. Tāpat, telpa tuvā burbulas sienām ir ierobežota. Izlādes laikā burbulā formas īsu vedenošo kanālu, kas izraisīs dažu telpisku lādu izplūšanu no izlādes vietas.