紫外线辐射对棒—板短空气间隙放电影响的研究

论文摘要

研究紫外线辐射对不均匀电场下气体放电的影响规律,具有重要的理论意义和工程运用价值。根据相关文献:地表太阳紫外线辐射随海拔高度的增加而增强;模拟太阳紫外线辐射的基本要求是在280 nm400 nm光谱范围内,应具有连续性,并且尽可能和太阳光谱一致,UVA和UVB的强度之和应达到110 W·m-2,其比例约为11:1。基于此,本文设计试验方案,分别利用氙灯和汞氙灯模拟高海拔地区太阳紫外线辐射,研究了紫外线辐射对棒-板间隙空气放电的影响。主要研究成果有:1.两种紫外光源的模拟效果的对比表明:氙灯更适合作为模拟紫外线辐射的光源。2.在98 kPa和58 kPa两种气压条件下,分别对铁和铝两种金属制成的、长度为5 cm、10 cm和15 cm的空气间隙,采用两种紫外光源辐射照射,进行了工频和直流电压下的放电试验研究。结果表明,间隙的工频和直流击穿电压,随紫外线强度的增加未呈现出一致增加或减小的变化规律,并且对间隙击穿电压进行温湿度校正后,仍未发现一致变化规律。3.在负极性操作冲击电压下,分别就铁和铝制成的间距为10 cm的棒-板空气间隙,用两种光源照射间隙,进行了常压下求取U50的试验研究。结果显示:氙灯紫外线辐射照射间隙时,铁电极空气间隙的U50随紫外线强度的增加而呈一致下降趋势;但在汞氙灯对铁电极空气间隙情况,以及两种光源对铝电极空气间隙情况下,均未发现击穿电压U50有类似变化规律。4.对铁制棒-板间隙在常压下进行了求取负极性操作冲击电压的伏秒特性的试验研究。数据拟合发现:氙灯和汞氙灯紫外线辐射照射间隙时的伏秒特性下包络线,较无紫外线照射间隙时的情况有所降低。氙灯紫外线辐射引起下包络线降低幅度比汞氙灯的大。紫外线辐射能降低击穿时间,特别是当击穿发生在波尾时更为显著,并通过试验排除了击穿时间的减小是由冲击电压峰值升高引起的可能。5.紫外线辐射使空气间隙放电击穿电压和击穿时间减小,其微观机理可从两个方面解释:紫外线辐射能够增大阴极表面有效光电发射的几率,并且提高放电空间亚稳态粒子浓度,从而提高亚稳态作用于阴极表面释放电子的效率;同时能促进放电过程的发展。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 紫外线对气体放电的影响
• 1.2.2 高海拔地区太阳紫外线辐射特征
• 1.3 存在的问题及本文的研究内容
• 1.3.1 存在的问题
• 1.3.2 本文研究的主要内容
• 2 试验平台及试验程序
• 2.1 试验平台
• 2.1.1 电源及其控制与测量系统
• 2.1.2 紫外线辐照模拟光源
• 2.1.3 试品及试验条件
• 2.1.4 其它测量装置
• 2.2 试验程序
• 3 紫外线辐射对棒-板短空气间隙工频和直流击穿电压的影响
• 3.1 不同紫外线辐射条件下的棒-板间隙击穿电压
• 3.2 击穿电压的温湿度校正
• 3.3 两种光源紫外线辐射对棒-板间隙交直流击穿电压的影响
• 3.4 小结
• 4 紫外线辐射对棒-板间隙负极性操作冲击电压击穿特性的影响
• 4.1 紫外线辐射对棒-板间隙负极性操作冲击电压U50 的影响
• 4.1.1 试验结果
• 4.1.2 试验结果分析
• 4.1.3 结论
• 4.2 氙灯紫外线辐射对棒-板间隙负极性操作冲击电压放电伏秒特性的影响
• 4.2.1 用求取U50 方法比较有和无紫外线照射间隙时放电差异方法的不足
• 4.2.2 求取伏秒特性的试验程序
• 4.2.3 试验结果
• 4.3 汞氙灯紫外线辐射对棒-板间隙负极性操作冲击电压放电伏秒特性的影响
• 4.3.1 试验结果
• 4.3.2 氙灯和汞氙灯试验结果的相同点和差异及其原因
• 4.4 紫外线辐射对击穿时间的影响
• 4.4.1 影响间隙击穿时间的因素分析及试验程序
• 4.4.2 试验结果
• 4.5 紫外线辐射对空气间隙放电影响机理探讨
• 4.5.1 光化学方面的解释
• 4.5.2 紫外线辐射对间隙击穿电流发展过程的影响
• 4.5.3 紫外线辐射对棒板短空气间隙冲击电压下放电击穿时间和击穿电压的影响
• 4.6 小结
• 5 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目情况
• C.本文所使用符号说明