การวิเคราะห์หลักการของการปล่อยประจุบางส่วน

การวิเคราะห์หลักการของการปล่อยประจุบางส่วน (1)

ภายใต้แรงดันไฟฟ้า ในระบบฉนวน การปล่อยประจุเกิดขึ้นเฉพาะในบางพื้นที่และไม่ทะลุผ่านระหว่างตัวนำที่มีแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการปล่อยประจุบางส่วน หากการปล่อยประจุบางส่วนเกิดขึ้นใกล้กับตัวนำที่โอบรอบด้วยแก๊ส ก็สามารถเรียกว่าโคโรนาได้

การปล่อยประจุบางส่วนสามารถเกิดขึ้นไม่เพียงแค่ขอบของตัวนำเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นบนพื้นผิวหรือภายในฉนวนอีกด้วย การปล่อยประจุที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวเรียกว่าการปล่อยประจุบางส่วนบนพื้นผิว และที่เกิดขึ้นภายในเรียกว่าการปล่อยประจุบางส่วนภายใน เมื่อมีการปล่อยประจุเกิดขึ้นในช่องอากาศภายในฉนวน การเปลี่ยนแปลงและการสะสมประจุในช่องอากาศจะสะท้อนให้เห็นในการเปลี่ยนแปลงประจุของอิเล็กโทรด (หรือตัวนำ) ทั้งสองปลายของฉนวน ความสัมพันธ์ระหว่างทั้งสองสามารถวิเคราะห์โดยใช้วงจรเทียบเท่าได้

ตัวอย่างเช่น การอธิบายกระบวนการพัฒนาของการปล่อยประจุบางส่วนในสายเคเบิลโพลิเอทิลีนที่มีการเชื่อมโยงไขว้ ถ้ามีช่องอากาศเล็ก ๆ ภายในสารฉนวนของสายเคเบิล วงจรเทียบเท่าของมันจะแสดงดังนี้:

ในรูปภาพ Ca คือความจุของช่องอากาศ Cb คือความจุของฉนวนแข็งที่อยู่อนุกรมกับช่องอากาศ และ Cc คือความจุของส่วนที่เหลือของฉนวนที่สมบูรณ์ หากช่องอากาศเล็กมาก Cb จะน้อยกว่า Cc และ Cb จะน้อยกว่า Ca เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าสลับที่มีค่าขณะใด ๆ ของ u ถูกนำไปใช้ระหว่างอิเล็กโทรด แรงดัน ua ที่ขวาง Ca คือ .

เมื่อ ua เพิ่มขึ้นตาม u จนถึงแรงดันไฟฟ้า U2 สำหรับช่องอากาศ ช่องอากาศจะเริ่มปล่อยประจุ ประจุอวกาศที่เกิดจากการปล่อยประจุจะสร้างสนามไฟฟ้าทำให้แรงดันที่ขวาง Ca ลดลงอย่างรวดเร็วถึงแรงดันคงเหลือ U1 ณ จุดนี้ ประกายไฟจะดับ และหนึ่งวงจรการปล่อยประจุบางส่วนจะเสร็จสมบูรณ์

ในระหว่างกระบวนการนี้ มีการเกิดพัลส์กระแสปล่อยประจุบางส่วนที่สอดคล้องกัน การปล่อยประจุเป็นระยะเวลาสั้นมากและสามารถถือว่าเสร็จสมบูรณ์ในทันที ทุกครั้งที่ช่องอากาศปล่อยประจุ แรงดันของมันจะลดลงทันทีโดย Δua = U2 - U1 เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานยังคงเพิ่มขึ้น Ca จะชาร์จอีกครั้งจนกระทั่ง ua ถึง U2 อีกครั้ง และช่องอากาศจะปล่อยประจุเป็นครั้งที่สอง

ในช่วงเวลาที่การปล่อยประจุบางส่วนเกิดขึ้น ช่องอากาศจะสร้างพัลส์แรงดันและกระแส ซึ่งจะสร้างสนามไฟฟ้าและแม่เหล็กเคลื่อนที่ในสาย การตรวจจับการปล่อยประจุบางส่วนสามารถดำเนินการได้จากสนามเหล่านี้

ในการตรวจจับจริงพบว่าขนาดของการปล่อยประจุแต่ละครั้ง (คือความสูงของพัลส์) ไม่เท่ากัน และการปล่อยประจุส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเฟสของระยะที่ค่าสัมบูรณ์ของแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้ากำลังเพิ่มขึ้น เท่านั้น เมื่อมีการปล่อยประจุที่รุนแรงมาก มันจะขยายไปถึงเฟสของระยะที่ค่าสัมบูรณ์ของแรงดันกำลังลดลง สาเหตุมาจากในสถานการณ์จริง มักมีฟองอากาศหลาย ๆ ฟองที่ปล่อยประจุพร้อมกัน หรือมีฟองอากาศขนาดใหญ่เพียงฟองเดียว แต่การปล่อยประจุแต่ละครั้งไม่ครอบคลุมพื้นที่ทั้งหมดของฟอง แต่เพียงส่วนที่เฉพาะเจาะจงเท่านั้น

ชัดเจนว่าปริมาณประจุของการปล่อยประจุแต่ละครั้งไม่จำเป็นต้องเท่ากัน และอาจมีการปล่อยประจุกลับทาง ซึ่งอาจไม่ทำลายประจุที่สะสมไว้เดิม แทนที่จะมีประจุบวกและลบสะสมอยู่ใกล้ผนังฟอง ทำให้เกิดการปล่อยประจุบนพื้นผิวตามผนังฟอง นอกจากนี้ พื้นที่รอบ ๆ ผนังฟองมีจำกัด ระหว่างการปล่อยประจุ จะมีการสร้างช่องทางนำไฟฟ้าแคบ ๆ ภายในฟอง ทำให้มีการรั่วไหลของประจุอวกาศบางส่วนที่เกิดจากการปล่อยประจุ