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電暈放電

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電暈放電(corona discharge)是指氣體介質不均勻電場中的局部自持放電,是最常見的一種氣體放電形式。在曲率半徑很小的尖端電極附近,由於局部電場強度超過氣體的電離場強,使氣體發生電離和激勵 ,因而出現電暈放電。發生電暈時在電極周圍可以看到光亮 ,並伴有噝噝聲。電暈放電可以是相對穩定的放電形式,也可以是不均勻電場間隙擊穿過程中的早期發展階段。
中文名
電暈放電
外文名
corona discharge
釋    義
氣體在不均勻電場的局部自持放電
形成機制
空間電荷的積累和分佈狀況不同
放電特徵
伴有“嘶嘶”的響聲
用    途
可進行靜電除塵、污水處理等

電暈放電形成機制

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電暈放電的形成機制因尖端電極的極性不同而有區別,這主要是由於電暈放電時空間電荷的積累和分佈狀況不同所造成的。在直流電壓作用下,負極性電暈或正極性電暈均在尖端電極附近聚集起空間電荷。
在負極性電暈中,當電子引起碰撞電離後,電子被驅往遠離尖端電極的空間,並形成負離子,在靠近電極表面則聚集起正離子。電場繼續加強時,正離子被吸進電極,此時出現一脈衝電暈電流,負離子則擴散到間隙空間。此後又重複開始下一個電離及帶電粒子運動過程。如此循環,以致出現許多脈衝形式的電暈電流。
電暈電流這一現象是G.W.特里切爾於1938年發現的,稱為特里切爾脈衝。若電壓繼續升高,電暈電流的脈衝頻率增加、幅值增大,轉變為負輝光放電。電壓再升高,出現負流注放電,因其形狀又稱羽狀放電或稱刷狀放電。當負流注放電得以繼續發展到對面電極時,即導致火花放電,使整個間隙擊穿。正極性電暈在尖端電極附近也分佈着正離子,但不斷被推斥向間隙空間,而電子則被吸進電極,同樣形成重複脈衝式電暈電流。電壓繼續升高時,出現流注放電,並可導致間隙擊穿。
電暈放電 電暈放電
工頻交流電暈在正、負半周內其放電過程與直流正、負電暈基本相同。工頻電暈電流與電壓同相,反映出電暈功率損耗。工程應用中還常以外施電壓與電暈電荷量的關係表示電暈特性,稱為電暈的伏庫特性。 [1] 
電暈放電 電暈放電

電暈放電放電特徵

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電暈放電的特徵是伴有“嘶嘶”的響聲,有時有微弱的輝光;當導體上有曲率半徑很小的尖端存在時,則發生電暈放電。電暈放電可能指向其他物體也可能不指向某一特定方向。電暈放電時,尖端附近的場強很強,尖端附近氣體被電離,電荷可以離開導體;而遠離尖端處場強急劇減弱,電離不完全,因而只能建立起微小的電流。電暈放電的特徵是伴有“嘶嘶”的響聲,有時有微弱的輝光。電暈放電可以是連續放電,也可以是不連續的脈衝放電。電暈放電的能量密度遠小於火花放電的能量密度。在某些情況下,如果升高尖端導體的電位,電暈會發展成為通向另一物體的火花。
形成電暈所需電場不均勻的程度與氣體的種類有很大關係。在負電性的氣體中,當電極為球一平面、電極間隙為球半徑時,產生電暈放電。相反,若氣體為非負電性氣體時,則不產生電暈放電。 [2] 
電暈放電的極性決定於具有小曲率半徑電極的極性。如果曲率半徑小的電極帶正電位,則發生正電暈放電,反之發生負電暈放電。此外,按提供的電壓類型也可將電暈放電分為直流電暈、交流電暈和高頻電暈。按出現電暈電極的數目分為單極電暈、雙極電暈和多極電暈。 [2] 
電暈放電情形 電暈放電情形

電暈放電實例

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(1)電力系統中的高壓及超高壓輸電線路導線上發生電暈,會引起電暈功率損失、無線電干擾、電視干擾以及噪聲干擾。進行線路設計時,應選擇足夠的導線截面積,或採用分裂導線降低導線表面電場的方式,以避免發生電暈。對於高電壓電氣設備,發生電暈放電會逐漸破壞設備絕緣性能。電暈放電的空間電荷在一定條件下又有提高間隙擊穿強度的作用。當線路出現雷電或操作過電壓時,因電暈損失而能削弱過電壓幅值
(2)利用電暈放電可以進行靜電除塵、污水處理、空氣淨化等。
(3)地面上的樹木等尖端物體在大地電場作用下的電暈放電是參與大氣電平衡的重要環節。
(4)海洋表面濺射水滴上出現的電暈放電可促進海洋中有機物的生成,還可能是地球遠古大氣中生物前合成氨基酸的有效放電形式之一。
圖1:電暈放電過程及在高分子材料表面的作用圖 圖1:電暈放電過程及在高分子材料表面的作用圖 [2]
(5)電暈放電的能量可通過光輻射、中性分子流和離子流而作用於材料表面,這些能量的作用是材料表面改性的根本原因。電暈放電過程及在高分子材料表面的作用如圖1:電暈放電過程及在高分子材料表面的作用圖所示。 [2] 
參考資料
  • 1.    《中國電力百科全書》編輯委員會.中國電力百科全書-電工技術基礎卷:中國電力出版社,2001
  • 2.    張建春 郭玉海著,電暈輻照技術,中國紡織出版社,2003年05月第1版,