Канал - лидер
Cтраница 3
Удлинение стримеров и соответственно повышение температуры их каналов происходит при повышении напряжения между электродами. Замыкание каналом лидера промежутка между верхними электродами завершает пробой промежутка. Низкое начальное напряжение короны в системе электродов, изображенной на рис. 2.25, б, в, обусловленное наличием нижнего электрода, определяет и более низкое пробивное напряжение по сравнению со случаем, когда нижний электрод Э3 отсутствует. [31]
Стедует заметить, что количество электричества в канале единичного стримера молнии при его длине 20 - ьЗО м значительно больше, чем в канале единичного стримера лабораторного искрового промежутка. Такое увеличение радиуса канала лидера непосредственно связано с различием длины стримеров. В процессе развития стримера ионизационные процессы на его кончике ( см. рис. 2.19) захватывают все более широкую область аналогично увеличению диаметра лавины электронов по мере ее развития вследствие диффузии электронов. [32]
 |
Отдельные стадии развития обратного разряда и изменение во времени. [33] |
Вследствие своей высокой проводимости вновь сформированный канал приобретает потенциал земли, и вся разность потенциалов между лидер-ным каналом и землой оказывается приложенной к нижней части канала лидера. Таким образом, на границе раздела между каналом лидера и вновь образованным каналом образуется область весьма сильных напряженностей поля, как это было показано в гл. Под действием этой напряженности происходит перестройка нижней части лидерного канала, она также приобретает потенциал земли, а область повышенных яапряженностей перемещается вверх по каналу. Этот процесс и называется обратным разрядом, скорость которого, следовательно, зависит от времени, которое затрачивается на перестройку канала под действием ионизации в области повышенных напряженностей поля. [34]
Электрическое поле положительных зарядов 7 компенсируется на высоте провода электрическим полем отрицательных зарядов лидера. В стадии главного разряда ( рис. 22 - 1 6) вдоль канала лидера со скоростью ум движется разрядная волна. Электрическое поле вблизи лидера распадается. Распад поля распространяется в окружающем пространстве со скоростью света и достигает отдельных участков линии с запаздыванием тем большим, чем дальше расположен участок линии от точки x Q. Снижение напряжения ЕЖ высвобождает заряды на проводе, которые растекаются в обе стороны по линии со скоростью света. С растеканием свободных зарядов связана волна нескомпенсированного напряжения, воздействующего на изоляцию линии. Эту волну, вызванную распадом электрического поля лидера, называют электрической составляющей индуктированного напряжения иянд. Наибольшее напряжение возникает в точке д: 0, ближайшей к каналу молнии. [35]
Отрицательный объемный заряд вокруг канала лидера составляется избыточным зарядом неразогретых концов стримеров. Его нейтрализация после перекрытия лидером всего промежутка происходит а результате развития положительных стримеров с канала лидера. [36]
В наземных объектах под грозовым облаком вследствие электростатической индукции наводятся заряды, противоположные по знаку зарядам облака. При ударе молнии заряд, удерживаемый объектом, не успевает стекать синхронно процессу нейтрализации зарядов в канале лидера молнии, поэтому потенциал на объекте резко увеличивается и может привести к искрообразо-ванию внутри его. [37]
В этом случае поток электронов направлен от электрода. Канал лидера исходит из катода, где в области црикатодного падения напряжения поддерживается ударная ионизация и возникающие электроны поступают в канал лидера. Вследствие тормозящего действия отрицательных зарядов, выносимых лидером в неионизированную область, продвижение отрицательного лидера затрудняется и требуются более высокие напряжения для полного пробоя промежутка. [38]
Канал лидера, как и канал всякого стримера, заполнен плазмой, следовательно, обладает определенной проводимостью. Верхним концом лидерный канал соединен с одним из заряженных центров в облаке, поэтому часть зарядов этого центра стекает в канал лидера. Распределение заряда в канале должно быть неравномерным, возрастая к его концу. Общий заряд в канале лидера в этом случае равен Q al, где / - длина канала, причем обычно значение его составляет около 10 % значения заряда, стекающего в землю во время единичного разряда молнии. В 70 - 80 % всех случаев этот заряд имеет отрицательную полярность. [39]
Когда лидер подходит к земле, электрическое поле около заостренных предметов может достигать такой величины, что происходит электрический пробой и навстречу лидеру устремляется положительный заряд. В области, где они встречаются, возникает яркая вспышка, продолжающаяся, пока отрицательно заряженный лидер не нейтрализуется и электроны не уйдут в землю. Эта ярко светящаяся область движется вверх по каналу лидера и достигает облака. Однако наблюдателю из-за неспособности человеческого глаза следить за столь быстрым движением светящимся кажется весь канал. Движение лидера вниз совершается примерно за 20 мс, а обратный разряд продолжается всего 100 мкс. [40]
В результате с канала лидера развивается отрицательная корона, благодаря которой поток электронов нейтрализует положительный объемный заряд, окружающий канал лидера. Этот процесс сопровождается вспышкой свечения как канала искры, так и окружающего его пространства. Скорость распространения фронта ионизационных процессов в обратном направлении вдоль канала лидера достигает ( 1 - - 2) 107 м / сек. Кратковременность стадии нейтрализации объемного заряда обусловливает наибольшую величину тока за все время развития разряда, значительно превышающую ток в последующей дуговой стадии, определяемой параметрами электрической цепи. По этой причине эту стадию иногда называют главной. [41]
Движение электронов вдоль канала стримера приводит к его разогреванию. Причем, поскольку наибольшее количество заряда проходит через начальную часть канала стримера, она разогревается - больше, чем конечная. При достаточной длине стримеров температура канала стримера возрастает настолько, что начинается термическая ионизация газа и образуется канал лидера. [42]
Время, необходимое для продвижения электронов вдоль стримера ( на 204 - 25 см), при их скорости порядка 105 м / сек составляет 2 - 3 мксек. В действительности интервал времени между двумя последующими вспышками свечения канала составляет около 1 мксек, что свидетельствует о пробеге электронами расстояния, меньшего длины стримера. Прогреваемая часть канала стримера составляет 54 - 15 см. В результате, аналогично случаю положительного острия, скорость продвижения разогретого канала лидера имеет порядок скорости движения электронов в стримере ( 0 84 - 2 0) 105 м / сек. Картина развития разряда имеет вид, изображенный на рис. 2.20. Образование каждого нового стрикера вызывает вспышку свечения во всем канале развивающегося лидера. Это свечение распространяется от места сопряжения со стримером и возникает вследствие кратковременного протекания большого тока, связанного с развитием ионизационных процессов и перемещением электронов в образующийся канал стримера. Наиболее ярко светится вновь образующийся канал стримера, напряженность поля вдоль которого наибольшая. [43]
Канал лидера, как и канал всякого стримера, заполнен плазмой, следовательно, обладает определенной проводимостью. Верхним концом лидерный канал соединен с одним из заряженных центров в облаке, поэтому часть зарядов этого центра стекает в канал лидера. Распределение заряда в канале должно быть неравномерным, возрастая к его концу. Общий заряд в канале лидера в этом случае равен Q al, где / - длина канала, причем обычно значение его составляет около 10 % значения заряда, стекающего в землю во время единичного разряда молнии. В 70 - 80 % всех случаев этот заряд имеет отрицательную полярность. [44]
В стадии нейтрализации разность потенциалов между облаком и землей падает до тысяч киловольт. По образовавшемуся проводящему каналу стекает заряд из облака в землю, поддерживая в течение некоторого времени ток через канал. В стадии нейтрализации происходит выравнивание проводимости по длине канала молнии, существенно различной в конце лидерной стадии. При этом через сечение канала лидера вблизи облака проходит весь заряд, распределенный в объеме газа. Через сечение канала посредине пути лидера проходит только половина заряда, располагающегося вокруг нижней части канала лидера. Соответственно проводимость канала оказывается наибольшей вблизи разряжающегося облака и наименьшей вблизи поверхности земли или в месте встречи с лидером, развивающимся с противоположного электрода. [45]
Страницы: 1 2 3 4