автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Исследование структурных характеристик наносекундного импульсного коронного разряда в электродных системах различной конфигурации

На правах рукописи

Тиматков Василий Вячеславович

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАНОСЕКУНДНОГО ИМПУЛЬСНОГО КОРОННОГО РАЗРЯДА В ЭЛЕКТРОДНЫХ СИСТЕМАХ РАЗЛИЧНОЙ КОНФИГУРАЦИИ

Специальность 05.14.12 - Техника высоких напряжений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

!

Москва 2005

Работа выполнена на кафедре Техники и электрофизики высоких напряжений Московского Энергетического Института (ТУ)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, в.н.с. Соколова Марина Владимировна

доктор физ.-мат. наук Трушкин Николай Иванович

кандидат технических наук Понизовский Александр Залманович

Ведущая организация: Московский Физико-Технический

Институт (Государственный университет)

Защита диссертации состоится 24 июня 2005 г. в 15 часов на заседании диссертационного совета Д 212.157.03 при Московском Энергетическом Институте (ТУ) по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 17.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим присылать по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 14., Ученый совет МЭИ (ТУ)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ.

Автореферат разослан «И» МАЦ. 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного

совета Д 212.157.03 Бердник Е.Г.

/т<г

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность выполненной работы определяется тем, что она непосредственно связана с важной научно-технической проблемой повышения эффективности работы установок по очистке воздуха, использующих наносекундный импульсный электрический разряд. Необходимость очистки газовых выбросов, возникающих при сжигании топлив, при работе химических производств и бытовых предприятий (небольших котельных, химчисток и прачечных) и животноводческих комплексов требует установки очистных сооружений, одними из которых являются установки, использующие газовый разряд. В последние годы получили распространение установки, в которых процесс очистки газа идет в (примерной зоне положительного импульсного наносекундного разряда. Отсутствие нагрева газа, простота реакционной камеры, легкая масштабируемость установки делают эту технологию очень привлекательной по сравнению с другими методами очистки (каталитический, термический и др.).

Опыт эксплуатации имеющихся пилотных установок, использующих наносекундный разряд, показывает высокие энергозатраты на очистку, уменьшение которых требует оптимизации режима разряда. Приводимые в литературе данные о характеристиках наносекундного стримерного разряда показывают, что для эффективной работы очистного устройства необходимо максимальное заполнение объема реакционной камеры стримерными каналами при их интенсивном ветвлении, что обеспечивает наибольшую эффективность образования химически активных частиц, участвующих в очистке газа. Для снижения затрат энергии необходимо обеспечить минимальную длительность импульса приложенного напряжения, при котором напряжение снимается сразу после пересечения промежутка стримерной зоной разряда. Кроме того, необходимо обеспечить отсутствие пробоя разрядного промежутка. Решение всех указанных задач невозможно без знания структуры стримерной зоны разряда, скорости движения ее фронта в разрядном промежутке и влиянии на эти характеристики внешних условий.

Имеющиеся экспериментальные данные, описанные в литературе, относятся в большинстве случаев к коротким (порядка 3.. 5 см) промежуткам и не позволяют распространить эти данные на широкий диапазон внешних условий.

Интенсивно развивающееся в последнее время математическое моделирование стримерной короны, позволяющее определить влияние внешних факторов на плазмохимические реакции очистки газа от вредных примесей, должно основываться на экспериментальных данных о структурных характеристиках короны в промежутках длиной 10 см и выше. Моделирование невозможно без обоснованного задания радиуса стримера, значительно влияющего на результаты расчетов, а также использования экспериментальных данных о структуре стримерной вспышки, скорости фронта разряда и импульсе тока разряда для оценки достоверности модели. Комплексных данных подобного рода в литературе практически нет. Таким образом, учитывая важность задач, связанных не только с необходимостью с гии очистки воздуха,

но и с дальнейшим продолжением исследований газового разряда, проведение комплексного исследования наносекувдного стримерного разряда в электродных системах, характерных для технологических установок очистки воздуха, является актуальной задачей.

Целью работы является исследование структурных характеристик положительного импульсного наносекундного стримерного разряда в электродных системах, характерных для технологических установок по очистке воздуха, таких как: "игла-плоскость", "шар-плоскость" и "провод-плоскость".

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1) разработать усовершенствованную методику комплексного экспериментального исследования наносекундного стримерного разряда в воздухе;

2) экспериментально получить комплекс характеристик наносекундного стримерного разряда и определить влияние внешних условий (параметров кривой воздействующего напряжения, электродной системы и распределения электрического поля в разрядном промежутке) на структурные, электрические и оптические характеристики наносекундного стримерного разряда в электродных системах, характерных для технологических установок по очистке воздуха;

3) подготовить экспериментальные данные по структуре стримерной зоны, скорости ее фронта и току разряда, необходимые для математического моделирования импульсного стримерного разряда.

Методы исследования: в работе использовался комплексный метод, включающий экспериментальное измерение электрических, оптических и структурных характеристик разряда и математические расчеты для анализа полученных данных.

Научная новизна работы:

1) Впервые получены обстоятельные комплексные данные по параметрам наносекундной стримерной короны в электродных системах, характерных для технологических установок по очистке воздуха, включающие сведения о структуре, скорости фронта стримерной зоны и току разряда. Базовым вариантом выбрана система «игла-плоскость» при длине промежутка 30... 165 мм.

2) Определены возможности и условия применения электрографического метода исследования структуры стримерного разряда. Тем самым разработан комплексный метод, включающий совместное использование электрографии и фотографии, позволяющий получать новые данные о структуре стримерной зоны импульсного разряда.

3) В процессе исследования дополнительно получен ряд новых данных об особенностях структуры стримерной зоны импульсного наносекундного разряда: а) экспериментально показано наличие отрицательного избыточного заряда в каналах стримеров; б) методом электрографии оценена верхняя граница радиуса канала стримера и его головки; в) уточнен круг возможных условий и выявлены причины появления аномальных искривлений каналов стримеров в стримерной зоне наносекундного разряда.

4) Совместным анализом полученных расчетом распределений электростатического поля и экспериментально полученных данных по скорости фронта стримерной зоны, влиянию диэлектрического барьера на разряд и структуре стримерной зоны установлена целесообразность использования для анализа характеристик разряда данных о распределении электростатического поля вместо широко используемых значений средней напряженности поля в разрядном промежутке.

Практическая значимость результатов работы:

1) Получены данные, позволяющие определять режим разряда, обеспечивающий повышение эффективности работы установок по очистке воздуха от вредных примесей: установлено, что наибольшая интенсивность ветвления стримеров обеспечивается, если напряженность поля во всем разрядном промежутке будет не ниже 6,5 кВ/см; показано, что длительность импульса приложенного напряжения должна быть выбрана с учетом распределения скорости движения фронта стримерной зоны, которая, в свою очередь, определяется распределением напряженности поля, и обеспечивать снятие напряжения с промежутка сразу после пересечения его стримерной зоной разряда. Например, для промежутка «игла-плоскость» длиной 90 мм при средней напряженности поля 7,4 кВ/см длительность прямоугольного импульса напряжения, обеспечивающая указанные условия, составляет 200 не, причем пробоя промежутка не происходит.

2) Разработана экспериментальная методика, включающая совместные электрические и оптические измерения, электрографию и фотографию, и позволяющая получать комплекс характеристик разряда, необходимых для математического моделирования импульсной стримерной короны.

На защиту выносятся:

1) Усовершенствованная комплексная методика исследования наносекундного стримерыого разряда, включающая одновременное измерение приложенного напряжения, тока разряда, интенсивности его излучения и определение структуры стримерной зоны разряда с помощью фотографирования и электрографии.

2) Комплекс данных по характеристикам наносекундного стримерного разряда в электродных системах «игла-плоскость», «шар-плоскость», «провод-плоскость», позволяющий определять режим разряда, обеспечивающий наибольшую эффективность работы установок по очистке воздуха от вредных примесей, и необходимый при математическом моделировании импульсной стримерной короны.

3) Новые данные о структуре стримерной зоны наносекундного импульсного разряда, полученные при совместном использовании электрографии и фотографии, в частности, наличие избыточного отрицательного заряда в каналах стримеров.

Апробация работы: материалы работы докладывались и обсуждались: на международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (X Бенардосовские чтения), (Иваново, 2001), на 13-м международном симпозиуме по технике высоких напряжений Е5Н-2003 (Дельфт, 2003) на научных

семинарах в Аахенском Техническом Университете, в Московском Физико-Техническом Институте, на кафедре Техники и электрофизики высоких напряжений МЭИ (ТУ).

Публикации: По основному содержанию и результатам диссертации опубликовано 4 печатных работы.

Структура и объем диссертации: диссертация общим объемом 178 страниц, состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы (62 наименования). Содержит 110 страниц основного текста, 84 рисунка, 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена общая характеристика диссертационной работы, сформулированы цели и задачи исследования, отражена научная новизна и практическая значимость полученных результатов, и положения, выносимые на защиту.

Проведенный в первой главе обзор известных методов экспериментального исследования наносекундного разряда в воздухе показал, что на настоящий момент прямому или косвенному определению поддаются такие характеристики стримерного разряда как ток разряда, энергия за импульс, интенсивность излучения разряда, размеры стримерной зоны разряда, распределение скорости фронта стримерного разряда по разрядному промежутку и др.

Анализ приведенных в литературе экспериментальных данных о наносекундном стримерном разряде показал, что большинство работ проводятся в промежутках длиной менее 5 см. Это связано с более низкими требованиями к источнику высокого напряжения, а также с попыткой получить характеристики одиночного стримера, которые были необходимы на этапе построения математической модели одиночного стримера. На данный момент нет согласия по таким параметрам стримерного разряда, как радиус стримерного канала, радиус головки стримера, скорость фронта разряда.

Сведения о структуре и характеристиках разряда в промежутках длиной более 10 см, являющихся характерными для технологических установок по очистке газов, скудны и часто носят противоречивый характер. Существенные различия в условиях эксперимента у разных авторов, неполное описание методики эксперимента затрудняют сравнительный анализ известных из литературы данных. Таким образом, имеющиеся данные явно недостаточны для обоснованного выбора режима разряда в установках по очистке воздуха.

Развитие математического моделирования стримерного разряда и рост мощностей вычислительной техники на сегодняшний момент вплотную подходят к возможности моделирования ветвящейся стримерной короны в достаточно длинных промежутках, что ставит вопрос о необходимости надежных экспериментальных данных для оценки достоверности модели.

Таким образом, актуальной задачей является проведение комплексного исследования наносекундного стримерного разряда, направленное на расширение знаний о структуре и характеристиках положительного наносекундного стримерного разряда,

400 но

Рис. 1. Осциллограмма импульса напряжения

необходимых как для выбора режима разряда в установках по очистке воздуха, так и для моделирования стримерной короны.

Во второй главе приведено описание созданных

экспериментальных установок и реализация традиционных методов измерения тока и излучения разряда.

Для проведения исследований в широком диапазоне условий были использованы два генератора импульсов высокого напряжения

наносекундной длительности.

В одном случае создаются прямоугольные импульсы с временем подъема 50 не и длительностью 350 не (рис. 1), в другом случае - апериодические импульсы напряжения с длительностью фронта 100 не и длительностью импульса до полуспада 800 не.

Электродная система, использованная в обеих установках, состоит из двух алюминиевых дисков, диаметром 300 мм, расположенных параллельно друг другу (рис. 2). В центре одного из дисков закреплен цилиндрический алюминиевый держатель длиной 50 мм и диаметром 20 мм, закругленный с одной стороны до полусф^лл. Внутри держателя и изолированно от него вставлен коронирующий электрод из нержавеющей стали, выступающий из держателя на 5...7 мм. В качестве коронирующего электрода использовалась игла с радиусом скругления 100 мкм и шар диаметром 5 мм. Расстояние между электродами может изменяться в пределах 80... 165 мм перемещением верхнего диска вверх или вниз. При подаче на нижний диск отрицательного импульса напряжения с коронирующего электрода стартует

положительная стримерная корона.

Для измерения тока разряда был разработан и изготовлен малоиндуктивный омический шунт коаксиальной конструкции с сопротивлением 10 Ом. Для проверки работы шунта был создан воздушный трансформатор тока. Показано, что изготовленный шунт имеет большую чувствительность по току и менее

подвержен влиянию электромагнитных наводок. в ^ „

Для регистрации излучения использован

Рис.2. Электродная система

30 .Шми

фотоэлектронный умножитель ФЭУ-79. Рассмотрено влияние на характеристики ФЭУ питающего напряжения и интенсивности источника излучения. Установлено, что линейная зависимость выходного сигнала от

интенсивности излучения

соблюдается в диапазоне сигнала ФЭУ 10...1000 мВ. Задержка сигнала ФЭУ, обусловленная временем пробега электронов по трубке ФЭУ, составила 35...45 не в зависимости от питающего

напряжения.

Рис 3. Измерительная схема

Для получения фотографий

использована ¡ССИ-камера КСат-Рго с объективом №соп 50/1.5. Время экспозиции составляет 5 мкс. Измерение тока разряда и сигналов ФЭУ при низком уровне помех стало возможным только благодаря тщательному экранированию всех элементов установки: ГИН, разрядного промежутка, шунта, ФЭУ, осциллографа, сигнальных и питающих кабелей (рис. 3). Схема соединений при заземлении экранов выбрана таким образом, чтобы избежать появления замкнутых контуров в цепи заземления.

Третья глава посвящена разработке усовершенствованной методики комплексного исследования наносекундного стримерного разряда.

Проработаны ранее не изученные вопросы, связанные с применением электрографического метода исследования. Расчетом показано, что в случае использования пластин из оргстекла (е=3) толщиной 1,5 мм поляризация диэлектрической пластины под действием поля заряда головки стримера может повлиять на траекторию стримеров, которые развиваются на расстоянии от пластины, не превышающем 1 мм.

Рассмотрено влияние расположения пластины относительно коронирующего электрода на характеристики разряда. Установлено, что установка пластины вплотную к коронирующему электроду приводит к существенному искажения формы импульса тока разряда и увеличению размеров стримерной зоны по сравнению с чисто воздушным промежутком. Амплитуда тока возрастает в среднем в 2 раза, при этом время подъема до максимума составляет менее 5 не (в воздухе - 35...40 не). При установке пластины на расстоянии 2...3 мм от иглы амплитуда тока разряда повышается в среднем на 10%, форма кривой тока практически не изменяется.

Для анализа влияния толщины и материала пластины на характеристики разряда проведены эксперименты с пластинами из оргстекла толщиной 1,5 мм и 9 мм, и пластинами из керамики толщиной 1,5 мм (е=9) (рис. 4). Установлено, что увеличение

Оргстекло 1,5 мм * Оргстекло 9 мм I Керамика 1,5 мм

Рис 4. Электрограммы разряда на разных пластинах

толщины пластины приводит к росту амплитуды тока разряда, увеличению размеров стримерной зоны, более интенсивному ветвлению стримеров.

Использование пластин из керамики, имеющих более высокое значение диэлектрической проницаемости, приводит к увеличению амплитуды тока в 2,9 раза по сравнению с чисто воздушным промежутком. На керамике разряд имеет на 10...20% большие размеры, чем на пластине из оргстекла, при этом картина разряда другая. Во-первых, интенсивность ветвления разряда на керамической пластине меньше. Во-вторых, каналы стримеров на керамике проявляются более ярко, чем на пластинах из оргстекла.

Таким образом, установлено, что при использовании электрографии наиболее целесообразно использовать пластины из оргстекла толщиной не более 1,5 мм, отстоящие от поверхности коронирующего электрода на расстоянии 2...3 мм.

Для проверки результатов измерения размеров стримерной зоны методом электрографии проведены измерения размеров с помощью ФЭУ со щелью. Конструкция щели обеспечивает регистрацию излучения из узкой зоны промежутка, что дает возможность по наличию или отсутствию сигнала ФЭУ определить, дошла ли стримерная зона до определенной части промежутка.

Для определения длины при перемещении ФЭУ со щелью вдоль оси разрядного промежутка строится кривая вероятности появления сигнала ФЭУ от высоты Н над нижней плоскостью области, из которой регистрируется излучение. По этой кривой определяется высота Н50% и средняя длина стримерной зоны:

Ьсз=Ь-Н5о%, где Ь - межэлектродное расстояние.

Сравнение результатов измерения длины и ширины стримерной зоны в промежутке «игла-плоскость», полученных разными методами, показала различие в пределах 8%, что можно считать удовлетворительным. При этом электрография требует проведения меньшего количества экспериментов.

Для измерения скорости фронта стримерного разряда изготовлено специальное устройство на базе двух ФЭУ со щелями. Сравнивая время прихода сигнала от двух ФЭУ, регистрирующих излучение из точек промежутка, отстоящих друг от друга на 9 мм,

определялась скорость фронта разряда в части промежутка. В результате стало возможным получить распределение скорости фронта разряда вдоль разрядного промежутка. Сравнением установлено, что определение скорости движения фронта разряда с помощью одного ФЭУ дает менее точный результат.

В четвертой главе приведены результаты исследования (примерного разряда, развивающегося в промежутке «игла-плоскость» длиной 30...165 мм, выполненного с целью установить связь таких параметров стримерной короны, как структура стримерной зоны, амплитуда тока разряда, внедренный в промежуток заряд, излучение разряда, скорость фронта разряда со средней напряженностью поля в промежутке. При этом изменение средней напряженности поля достигалось за счет изменения длины промежутка при неизменной амплитуде приложенного импульса напряжения.

При регистрации тока внимание уделялось нескольким параметрам, таким как:

- амплитуда тока разряда 1тах;

- запаздывание возникновения разряда по отношению к моменту приложения импульса напряжения т^л;

- интеграл тока разряда <2 (внедренный в промежуток заряд).

Импульс тока имеет сложную форму: сначала за время, не превышающее 5 не, ток резко возрастает до величины I] , затем так же быстро спадает до величины 12 . После этого за 30.. .35 не ток возрастает до амплитудного значения 1т и затем плазно спадает до нуля. Соотношение значений Гь 12 и Гт зависит от межэлектродного расстояния. Показано, что такая форма фронта импульса тока может быть обусловлена движением первых стримеров в резко изменяющемся поле вблизи коронирующего электрода

Амплитуда тока изменяется в пределах 50...200 мА, при этом максимальный разброс значений амплитуды тока составляет 32% для промежутка длиной 165 мм и снижается с уменьшением длины промежутка до 15%.

Установлена зависимость амплитуды тока разряда от времени его запаздывания по отношению к импульсу напряжения Анализ полученной зависимости амплитуды тока от времени запаздывания показал, что амплитуда тока связана с мгновенным значением напряжения в момент максимума тока, определяющим величину напряженности поля в промежутке.

Уточнены известные данные по длине и ширине стримерной зоны разряда. При этом установлено, что с ростом средней напряженности поля в промежутке длина стримерной зоны растет быстрее, чем ширина. Сравнение результатов с литературными данными показывает, что при установке пластины вплотную к коронирукяцему электроду значения длины и ширины стримерной зоны, определенное по электрограмме, получается завышенным, причем различие может достигать 50%.

Получено распределение скорости фронта разряда вдоль разрядного промежутка при разных значениях средней напряженности поля (рис. 5). Для всего диапазона длин промежутка характерно уменьшение скорости фронта разряда при удалении от коронирующего электрода. При этом для промежутков длиной 135...165 мм (Еср=4,1..,5

кВ/см) скорость фронта разряда непрерывно снижается вплоть до прекращения разряда. Минимально зарегистрированное значение скорости для таких промежутков одинаково и составило около 0,17 мм/нс.' В дальнейшем излучение фронта разряда становилось настолько слабо, что не позволяло выполнить измерение скорости. Это значение хорошо согласуется с литературными данными, приведенными в качестве минимальной скорости стримера, с которой он может продвинуться на заметное расстояние.

При длине промежутка менее 135 мм (Еср>5 кВ/см) скорость фронта после снижения принимает практически постоянное значение. При средней напряженности поля выше 5,3 кВ/см скорость фронта разряда на расстоянии более 50 мм от иглы является постоянной и составляет 2,5...3,2*107 см/с в зависимости от длины промежутка.

На фотографиях разряда в зависимости от длины промежутка и в силу статистического характера развития разряда наблюдается различное количество стримерных ветвей (рис. 6). При высоких средних напряженностях поля (> 7 кВ/см) почти все стримеры, включая боковые ветви, пересекают разрядный промежуток и достигают противоположного электрода. Когда Еср меньше 7 кВ/см, только развивающиеся вблизи оси промежутка стримерные каналы доходят до плоскости, в то время как боковые стримеры проходят лишь около половины промежутка. Если же средняя напряженность поля меньше 6,5 кВ/см, то стримерная зона при использованной длительности импульса напряжения не пересекает промежуток. В целом, фотографии разряда аналогичны приведенным в литературе.

При Еср=10 кВ/см в области иглы появляются короткие каналы, яркость которых на порядок больше яркости стримерных каналов. Их длина составляет 0,5...1 см, а количество колеблется в пределах от двух до четырех.

Высокая четкость изображения на электрограммах головок стримеров и примыкающих к ним каналов позволила измерить их размеры. Проведенные измерения показали, что диаметр головки стримера составляет 100... 150 мкм, диаметр канала стримера на расстоянии 1 мм от головки равен 150...200 мкм, на расстоянии 3 мм и далее

0,8 0,7 ё 0,6 1 0,5

—*—125 мм

- 105 мм I

- 135 мм

0,4 0,3

—X—145 мм |

155 мм

б 0,2 0,1 о

165 мм

о

20 40 60

Расстояние от иглы, мм

80

Рис. 5. Распределение скорости фронта разряда в промежутке «игла-плоскость»

Рис. 6. Фотографии разряда.

а) L=43 мм, Еср-7,7 kB/см; б) L=53 мм, Еср=б, 7

-200...300мкм.

Изображение следа стримера проявляется

неравномерно: головка

представляет собой плотную черную точку, от которой отходят две полосы порошка -границы канала стримера. Центральная часть канала проявляется слабо, однако оказывается темнее, чем фон электрограммы. Можно

сделать вывод, что избыточный положительный заряд в канале стримера распределен неравномерно: концентрация его мала на оси стримера и возрастает к боковой границе канала.

Если разряд в воздухе пересекает промежуток, то на фотографиях можно видеть как траектория некоторых боковых стримеров внезапно искривляется и становится почти перпендикулярна оси промежутка. При этом стример как бы упирается в другой канал, который уже достиг плоскости.

В пятой главе приведены результаты исследования влияния на структуру и характеристики разряда таких параметров как длительность приложенного импульса напряжения, радиус кривизны коронирующего электрода, наличие в промежутке пластин из твердого диэлектрика.

Для изменения длительности импульса напряжения использовался искровой разрядник, при этом диапазон регулировки длительности импульса составил 100...350 не, разброс момента срабатывания разрядника 15...25 не, время от начала среза до полуспада напряжения составило 20.. .25 не.

Уменьшение длительности приложенного импульса напряжения ограничивает развитие разряда, поэтому размеры стримерной зоны и заряд, внедренный в промежуток, при срезанном импульсе напряжения уменьшаются. Амплитудное значение тока разряда не изменяется, так как ток во всех случаях достигает максимума до среза напряжения.

Характер изменения длины и ширины стримерной зоны при различной длительности импульса напряжения такой же, как и при изменении Еср. При увеличении длительности импульса напряжения длина стримерной зоны растет быстрее, чем ширина. Более того, зависимости ЬсД)и = А(ЬИ), построенные при изменении Е^ и Тдщт практически совпадают.

Эксперименты в промежутке «шар-плоскость» при диаметре шара 5 мм показывают, что среднее время запаздывания увеличивается и составляет 200 не.

Фронт импульса тока в промежутке «шар-плоскость» не содержит резкого выброса, характерного для промежутка «игла-плоскость». При этом время нарастания тока до максимума не изменяется и составляет 35...40 не. Отсутствие резкого выброса на фронте кривой тока подтверждается расчетом тока смещения от движения первого стримера в области около шара. Амплитуда тока в промежутке «шар-плоскость» в среднем в 1,5...2,5 раза меньше, чем в промежутке «игла-плоскость» при прочих равных условиях.

Сравнение данных по распределению скорости фронта в промежутках «игла-плоскость» и «шар-плоскость» показывают близкие значения при одинаковой средней напряженности поля.

Для исследования влияния твердого диэлектрика, установленного параллельно оси промежутка, на структуру и характеристики разряда был выполнены эксперименты при различных вариантах установки пластины в промежуток, различной толщине и диэлектрической проницаемости пластины. Осциллограммы тока, полученные при установке пластин из керамики и оргстекла вплотную к игле приведены на рис. 7.

Результаты эксперимента показывают, что при расстоянии от пластины до оси промежутка 9 мм и более все характеристики разряда остаются неизменными. На фотографиях видно, что в этом случае поверхности пластины достигают отдельные боковые стримеры, а структура разряда в воздухе не отличается от чисто воздушного промежутка.

При уменьшении расстояния между пластиной и коронирующим электродом появляется выраженная поверхностная часть разряда, при этом количество стримерных ветвей в воздухе уменьшается. Однако даже при установке пластины вплотную к коронирующему электроду во многих случаях присутствует объемная часть разряда. Интенсивность объемной части разряда тем больше, чем выше средняя напряженность поля в промежутке.

Структура поверхностной части разряда при использовании керамических пластин показывает меньшую интенсивность ветвления о большую яркость каналов стримеров по сравнению с оргстеклом. Это видно как по фотографиям, полученным с помощью ССО-камеры, так и по электрограммам. Сравнение

изображений одного и того же разряда, полученным с помощью ССБ-камеры и электрографии позволяет заключить,

Рис. 7. Осциллограммы тока

что элеюрограмма дает более четкое и детальное изображение структуры разряда, в то время как на фотографиях не видны многочисленные попытки ветвления стримера, не приведшие к возникновению самостоятельной ветви.

При проявлении положительного осевшего заряда на керамической пластине были получены непроявленные области в центральной части каналов ветвей. Обработка элекгрограммы положительно заряженным порошком выявило наличие отрицательного заряда в каналах. Наличие такого заряда объясняет искривление траектории стримеров.

В шестой главе проведен анализ полученных экспериментальных данных. Для проведения анализа методом эквивалентных зарядов выполнен расчет электростатического поля для исследованных промежутков. Кроме того, методом конечных элементов выполнено численное решение трехмерного электростатического поля в промежутке с диэлектриком.

Расширен диапазон длин разрядного промежутка, для которых определены скорости движения фронта стримерной зоны. Полученные в работе значения скорости фронта стримерной зоны в целом находятся в согласии с известными из литературы значениями. Установлено, что локальные значения скоростей и их распределение по промежуткам разной длины существенным образом зависят от распределения напряженности поля в промежутке.

Получено, что распределение напряженности поля в промежутке влияет также на интенсивность ветвления стримеров в разных областях промежутка. Анализ фотографий разряда показал, что ветвление стримеров происходит на протяжении всего развития разряда, только если напряженность в основной части промежутка составляет не менее 6,5 кВ/см. При меньших значениях напряженности поля интенсивное ветвление происходит только в области около коронирующего электрода, а в большей части промежутка развиваются одиночные, практически не ветвящиеся стримеры. При этом средняя напряженность поля в промежутке Е^, = и/Ь = 7,4 кВ/см.

Электрограммы, полученные при различной длительности импульса напряжения и разной длине промежутка, показывают, что значение средней напряженности не является параметром, определяющим интенсивность ветвления в стримерной зоне. В области около иглы интенсивность ветвления практически не зависит от средней напряженности поля в промежутке. При этом интенсивность ветвления в остальной части промежутка уменьшается при снижении Еср. Таким образом нецелесообразно использовать значение ЕсрДля анализа структуры разряда. Анализ изображений разряда, полученных совместно с помощью фотографирования и электрографии, показал, что эти два метода регистрации дополняют друг друга (рис. 8). Их совместное использование позволяет получить новую информацию о структуре разряда.

ССЬ-камера дает изображение области разряда, примыкающей к игле, в то время как на электрограмме эта область проявляется только при малых временах существования разряда. С другой стороны, электрография дает более четкое изображение головок стримеров и множества коротких ветвей, которые практически неразличимы на фотографиях.

Из анализа нескольких десятков электрограмм и фотографий разряда видно, что практически всегда в местах ветвления стримера происходит искривление основного канала. Это происходит независимо от того, где развивается рассматриваемый стример: на фронте стримерной зоны, на боковой части или около коронирующего электрода. Это дает основание считать, что ветвление стримера происходит на его головке и поле заряда головки ответвившегося стримера искривляет траекторию основного стримера.

Распределение напряженности поля в основной части промежутка определяет размеры и структуру стримерной зоны. Это можно показать на примере сравнения данных, полученных для промежутков «шар-плоскость» и «игла-плоскость».

Учитывая тот факт, что развитие стримерной короны в промежутке «шар-плоскость» из-за большого запаздывания разряда по отношению к импульсу напряжения ограничено во времени, можно провести аналогию с разрядами в промежутке «игла-плоскость» при воздействии срезанного импульса напряжения. Для сравнения были подобраны случаи разрядов, для которых длительность импульса тока составила около 110 не. Сравнение полученных электро-1рамм показало, что при одинаковой длине промежутка и равной амплитуде импульса напряжения структура разряда, размеры стримерной зоны и интенсивность ветвле-ния для разных промежутков практи-чески одинаковы. Действительно, расчет поля в промежутке «шар-плоскость» показал, что при одинаковых значениях Еср напряженность поля на поверхности шара на порядок ниже, чем на кончике иглы и составляет менее 100 кВ/см. С другой стороны, уже на расстоянии

5 мм от коронирующего электрода различие в напряженностях поля для промежутков «игла-плоскость» «шар-

плоскость» не

превышает 10%

Таким образом, развитие разряда в большей части

промежутка не зависит от значения

Рис. 8. Электрограмма и фотография, соответствующие

напряженности на коронирукмцем электроде, которое определяет только время запаздывания разряда и амплитуду тока разряда.

Расчет поля в промежутке с диэлектриком показал, что изменение амплитуды тока разряда при наличии диэлектрика нельзя объяснить только изменением поля у коронирующего электрода. Так, при установке пластины из оргстекла толщиной 1,5 мм на расстоянии 2 мм от иглы значение напряженности поля на кончике иглы изменяется менее чем на 2%. Амплитуда тока разряда в этом случае увеличивается в среднем на 10%. Если же пластина установлена вплотную к игле, изменение напряженности поля составляет 10%, а амплитуда тока возрастает двое. Следовательно, амплитуда тока разряда определяется в этом случае особенностями развития разряда вдоль поверхности пластины - повышенной емкостью каналов стимеров и дополнительными процессами ионизации и прилипания с участием материала диэлектрика.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании обзора и анализа литературы установлено, что большинство экспериментальных работ по исследованию наносекундного стримерного разряда проведено в промежутках длиной в единицы сантиметров. Вместе с тем, данных о закономерностях развития импульсной стримерной короны в промежутках длиной более 10 см недостаточно для выработки рекомендаций по выбору структуры разряда, обеспечивающей наибольшую эффективность работы технологических установок, использующих импульсный наносекундный разряд.

В результате проведенных в данной работе исследований получены следующие результаты:

1. Разработана комплексная экспериментальная методика исследования характеристик импульсного наносекундного стримерного разряда, впервые позволяющая одновременно измерять для каждого разряда его электрические и оптические характеристики, а также геометрические характеристики стримерного зоны разряда, а именно:

- получать осциллограмму тока разряда;

- анализировать излучение всей стримерной зоны и ее отдельных участков с использованием ФЭУ;

- получать фотографию разряда с экспозицией 5 мкс с использованием ¡-ССБ-камеры;

- получать изображение структуры разряда с помощью электрографии.

2. Для проведения измерений разработаны и изготовлены малоиндуктивный шунт с сопротивлением 10 Ом, низковольтные делители напряжения с коэффициентом деления 1:10 и 1:15, не искажающие форму сигнала в наносекундном диапазоне времен.

Изготовлено специальное устройство на базе двух ФЭУ, позволяющее измерять распределение скорости фронта стримерного разряда вдоль оси промежутка.

3. Усовершенствована методика получения электрографического изображения структуры стримерной зоны. Обоснована целесообразность и допустимость использования электрографии совместно с получением фотографий при малой экспозиции для анализа структуры разряда. Определены условия, при которых внесение пластины в промежуток дает минимальное искажение условий и характеристик разряда: наиболее целесообразно использовать пластины из оргстекла толщиной не более 1,5 мм, отстоящие от поверхности коронирующего электрода на расстоянии 2...3 мм. Расчетами показано, что влияние поляризации пластины на траекторию стримера проявляется при расстоянии от головки стримера до поверхности пластины не превышающем 1,5 мм.

4. Проведены измерения характеристик импульсного разряда в электродных системах, характерных для технологических установок: «острие-плоскость», «шар-плоскость», «провод-плоскость» в воздушных промежутках и промежутках с диэлектрическими пластинами, установленными параллельно оси промежутка, при длинах промежутка от 3 до 16,5 см, что соответствует малоизученному диапазону. Характеристики соответствуют средним значения напряженности поля в промежутке от 4 до 11 кВ/см при радиусе коронирующего электрода от 100 мкм до 2,5 мм.

5. Определены параметры импульсов тока разряда (амплитуда, длительность, форма кривой), значения которых находятся в согласии с приводимыми в литературе данными. Получено, что в рассмотренных промежутках значения амплитуды тока составляют от 50 до 200 мА при длительности импульса тока, составляющей в среднем 300 не для иглы и 150 не для шара. Наибольшее влияние на амплитуду тока оказывает напряженность поля в промежутке и радиус коронирующего электрода. Длительность тока определяется длительностью приложенного импульса напряжения и временем запаздывания появления разряда. Максимальный разброс значений амплитуды тока составляет 32% и снижается с уменьшением длины промежутка до 15%.

6. Экспериментально показано, что запаздывание возникновения разряда по отношению к моменту приложения импульса напряжения зависит в чисто воздушном промежутке от радиуса коронирующего электрода и увеличивается от 30. 60 не для иглы до 200 не для шара, что связано с значительно меньшим значением напряженности поля у поверхности шара.

7. С использованием фотографий разряда и электрограмм измерены размеры стримерной зоны в разных условиях. Полученные значения показывают хорошее согласие с размерами, определенными по излучению разряда с помощью ФЭУ со щелью. Впервые получено, что размеры стримерной зоны существенно зависят от длительности

приложенного импульса напряжения, напряженности поля в промежутке, времени запаздывания разряда.

Подтверждены приводимые в литературе данные о преимущественном росте длины стримерной зоны по отношению к ее ширине с ростом напряженности поля в промежутке «игла-плоскость». Аналогичный результат получен в промежутке «шар-плоскость». Впервые установлено, что соотношение длины и ширины стримерной зоны при заданной напряженности поля определяется и длительностью импульса напряжения.

8. Получены новые данные о внутренней структуре стримерной зоны в разных условиях: при изменении длины промежутка, изменении длительности импульса напряжения, разном радиусе коронирующего электрода. Показано, что интенсивность ветвления стримеров, определяющая интенсивность образования химически активных частиц в плазме разряда и, следовательно, эффективность работы технологической установки зависит, в первую очередь, от распределения напряженности поля в промежутке. Интенсивное ветвление идет в пределах той области промежутка, в которой значение напряженности поля превышает 6 кВ/см, Анализ формы каналов стримеров показывает, что в основном ветвление стримера происходит в области его головки.

9. Впервые с помощью метода электрографии получена оценка верхней границы размеров головки и канала стримера, определенных не по излучению, а по концентрации избыточного положительного заряда. Эта размеры не зависят от радиуса коронирующего электрода, длительности импульса напряжения, напряженности поля в промежутке. Радиус головки можно оценить значением 100... 150 мкм, радиус канала на расстоянии 1 мм от головки 150...200 мкм, на расстоянии 3 мм и далее - 200...300 мкм.

10. Установлены изменения значений скорости фронта стримерной зоны при ее движении вглубь промежутка. Получено, что в исследованном диапазоне условий значение скорость фронта лежит в пределах от 1,7*107 до 108 см/с. Полученные значения не противоречат приводимым в литературе данным по средним значениям скорости. Вместе с тем, полученные распределения скорости важны при проверке достоверности расчетных моделей стримерной короны.

И. Совместный анализ полученных экспериментальных данных и результатов расчета электростатического поля в промежутках разной длины при разных радиусах коронирующего электрода показал, что характеризовать промежуток значением средней напряженности поля Еср недостаточно для понимания разрядных процессов. В каждом конкретном случае требуется знание распределения напряженности поля во всем промежутке.

12. С помощью электрографии выявлено, что при установке пластин из оргстекла вплотную к коронирующему электроду увеличение толщины пластины приводит к увеличению размеров стримерной зоны и росту интенсивности ветвления. Использование

пластин из керамики с е = 9 сопровождается заметным снижением интенсивности ветвления, некоторым увеличением (не более 10%) размеров стримерной зоны и увеличением радиуса каналов. При этом фотографии показывают большую яркость каналов на керамике по сравнению с оргстеклом.

13. Совместный анализ электрограмм и осциллограмм тока в одинаковых условиях показал, что при установке пластин вплотную к игле происходит резкое изменение кривой тока (увеличивается амплитуда и уменьшается время нарастания тока до максимума) по сравнению с чисто воздушным промежутком. При этом с увеличением толщины пластины или значения диэлектрической проницаемости амплитуда тока возрастает.

14. Проведен расчет электростатического поля в промежутке «игла-плоскость» в присутствии диэлектрической пластины, расположенной параллельно оси промежутка. Рассмотрены разные варианты установки пластины, толщины пластины, значения диэлектрической проницаемости. Расчеты показали, что установка пластины из оргстекла толщиной 1,5 мм на расстоянии 2...3 мм от иглы параллельно оси промежутка не приводит к значительному искажению поля.

15. В процессе исследования выявлен ряд неизвестных ранее особенностей структуры разряда:

- при установке пластины в промежуток фотографии разряда показывают, что, кроме поверхностной части разряда, имеет место объемная часть, причем она увеличивается с ростом напряженности поля и при удалении пластины от электрода. Наличие поверхностной части подтверждается и следами проявленного заряда, получаемыми при установке дополнительной диэлектрической пластины на плоскость перпендикулярно оси промежутка;

- и на фотографиях, и на электрограммах наблюдаются каналы стримеров, заметно изменяющих траекторию своего движения. Стример поворачивается, движется практически поперек приложенного внешнего поля и соприкасается с каналом стримера соседней ветви. В воздушных промежутках такое явление описано в литературе. Впервые установлено, что стримеры объемной части отклоняются к поверхностным каналам 1 при когда поверхностная часть разряда пересекает промежуток. Кроме того, такое явление обнаружено на электрограммах стримерной зоны без пересечения промежутка.

- при проявлении положительного осевшего заряда на керамической пластине были получены белые области в центральной части каналов ветвей. Обработка электрограммы положительно заряженным порошком выявило наличие отрицательного заряда в каналах. Наличие такого заряда объясняет искривление траектории стримеров.

/2SS3

20

2006-4 17865

Полученные в работе результаты позволяют сформулировать условия разряда, при которых удовлетворяются основные требования к установкам по очистке воздуха от вредных примесей с помощью наносекундного импульсного разряда. Для получения высокой степени ветвления стримеров необходимо чтобы напряженность поля во всем промежутке составляла не менее 6,5 кВ/см. Длительность импульса приложенного напряжения должна быть выбрана с учетом распределения скорости движения фронта стримерной зоны, которая, в свою очередь, определяется распределением напряженности поля, и обеспечивать снятие напряжения с промежутка сразу после пересечения его стримерной зоной разряда. Например, для промежутка «игла-плоскость» длиной 90 мм при средней напряженности поля 7,4 кВ/см длительность прямоугольного импульса напряжения, обеспечивающая указанные условия, составляет 200 не, причем пробоя промежутка не происходит.

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Соколова М.В., Темников А.Г., Тиматков В.В. Экспериментальное исследование параметров излучения импульсной наносекундной стримерной короны в воздухе // Межд. науч.-техн. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии»: Тез. докл-Иваново, 2001.- С. 25.

2. Соколова М.В., Темников А.Г., Тиматков В.В. Моделирование процесса осаждения заряда головки стримера на поверхность диэлектрика // Вестник МЭИ,- 2002 - № 4.- С.

3. Тиматков В.В., Питч Г.Ю., Савельев А.Б., Соколова М.В., Темников А.Г., Верещагин И.П. Структура стримерной короны в воздушном промежутке вблизи поверхности тонкой диэлектрической пластины //Международный высоковольтный симпозиум: Тез. докл,-Дельфт, 2003 - С. 405. (на англ. языке).

4. Тиматков В.В., Питч Г.Ю., Савельев А.Б., Соколова М.В., Темников А.Г. Влияние твердого диэлектрика на развитие импульсного разряда в воздушном промежутке «игла-плоскость // Физический журнал Д: Прикладная физика.- 2005 - №38 - С. 877-886. (на англ. языке).

Подписано в печать Сд'сЗяк. Ш Тир. №0 Пл. f.Z.f

Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

38-42.

Введение

Глава 1. Экспериментальные характеристики импульсной стримерной короны (по литературным данным)

1.1 Введение

1.2 Методы исследования импульсной стримерной короны

1.2.1 Измерение тока стримерной короны

1.2.2 Регистрация излучения стримерной короны

1.2.3 Электрография

1.3 Экспериментальные данные о параметрах импульсной стримерной короны 24 1.3.1. Общие сведения

1.3.2 Характеристики одиночного стримера

1.3.3 Параметры ветвящейся стримерной короны

1.3.4 Структура импульсной стримерной короны

1.3.5 Разряд в промежутке с твердым диэлектриком

1.4 Выводы и постановка задач исследования

Глава 2. Экспериментальная установка и методика измерений

2.1 Конструкция экспериментальных установок

2.2 Измерение тока стримерного разряда

2.2.1 Омический шунт

2.2.2 Воздушный трансформатор тока (пояс Роговского)

2.3 Регистрация излучения стримерной короны

Глава 3. Разработка усовершенствованной комплексной методики исследования стримерной наносекундной короны. 63 3.1 Электрографический метод исследования стримерной короны

3.1.1 Общие сведения

3.1.2 Расчет поляризации пластины под действием поля головки стримера

3.1.3 Выбор расположения пластины в промежутке

3.1.4 Влияние толщины и материала барьера на параметры импульсной стримерной короны

3.2 Определение размеров стримерной зоны разряда

3.3 Измерение скорости фронта стримерного разряда

Глава 4. Исследование стримерной короны в системе электродов «игла-плоскость»

4.1 Постановка задачи

4.2 Ток стримерной короны

4.3 Излучение стримерного разряда

4.4 Размеры чехла стримерной короны

4.5 Скорость фронта стримерного разряда

4.6 Структура отдельных стримеров и разряда в целом

4.7 Повторная вспышка стримерной короны

4.8 Выводы

Глава 5. Влияние на параметры стримерной короны внешних условий

5.1 Постановка задачи

5.2 Длительность импульса напряжения

5.3 Радиус кривизны коронирующего электрода

5.4 Разряд при наличии диэлектрического барьера

5.5 Выводы

Глава 6. Анализ полученных в работе результатов 145 6.1 Расчет электростатического поля в исследованных промежутках

6.1.1. Распределение поля в чисто воздушных промежутках

6.1.2. Расчет поля при наличии пластины из твердого диэлектрика

6.2. Форма импульса тока разряда.

6.3. Скорость фронта стримерной короны

6.4. Структурные характеристики стримерного разряда

6.5. Разряд в присутствии диэлектрика.

6.6. Выводы

Необходимость очистки газовых выбросов, возникающих при сжигании топлив, при работе химических производств и бытовых предприятий (небольших котельных, химчисток и прачечных) и животноводческих комплексов требует установки очистных сооружений, одними из которых являются установки, использующие газовый разряд. В последние годы получили распространение устройства, в которых процесс очистки газа идет в стримерной зоне положительного импульсного наносекундного разряда. Отсутствие нагрева газа, простота реакционной камеры, легкая масштабируемость установки делают эту технологию очень привлекательной по сравнению с другими методами очистки (каталитический, термический и

ДР-)

Существует два направления использования наносекундного разряда в очистных сооружениях [1]. Первое - это очистка топочных газов ТЭЦ, котельных и мусоросжигательных заводов от оксидов серы и азота. Для топочных газов характерна относительно высокая температура и химический состав, существенно отличный от атмосферного воздуха. Второе направление — это очистка воздуха от вредных примесей, возникающих на химическом производстве, в бытовых и сельскохозяйственных предприятиях. В этом случае речь идет об удалении малых концентраций органических примесей в воздухе.

В обоих случаях опыт эксплуатации имеющихся пилотных установок, использующих наносекундный разряд, показывает высокие энергозатраты на очистку, уменьшение которых требует оптимизации режима разряда и усовершенствования устройств, его создающих [2]. Приводимые в литературе данные о характеристиках наносекундного стримерного разряда показывают, что для эффективной работы очистного устройства необходимо максимальное заполнение объема реакционной камеры стримерными каналами при их интенсивном ветвлении, что обеспечивает наибольшую эффективность образования химически активных частиц, участвующих в очистке газа. Для снижения затрат энергии необходимо обеспечить минимальную длительность импульса приложенного напряжения, при котором напряжение снимается сразу после пересечения промежутка стримерной зоной разряда. Кроме того, необходимо обеспечить отсутствие пробоя разрядного промежутка. Решение всех указанных задач невозможно без знания структуры стримерной зоны разряда, скорости движения ее фронта в разрядном промежутке и влиянии на эти характеристики внешних условий.

Имеющиеся экспериментальные данные, описанные в литературе, относятся в большинстве случаев к коротким (порядка 3.5 см) промежуткам и не позволяют распространить эти данные на широкий диапазон внешних условий.

Интенсивно развивающееся в последнее время математическое моделирование стримерной короны, позволяющее определить влияние внешних факторов на плазмохимические реакции очистки газа от вредных примесей, должно основываться на экспериментальных данных о структурных характеристиках короны в промежутках длиной 10 см и выше. Моделирование невозможно без обоснованного задания радиуса стримера, значительно влияющего на результаты расчетов, а также использования экспериментальных данных о структуре стримерной вспышки, скорости фронта разряда и импульсе тока разряда для оценки достоверности модели. Комплексных данных подобного рода в литературе практически нет.

Целью работы является исследование структурных характеристик положительного импульсного наносекундного стримерного разряда в электродных системах, характерных для технологических установок по очистке воздуха, таких как: "игла-плоскость", "шар-плоскость" и "провод-плоскость". Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- разработать усовершенствованную методику комплексного экспериментального исследования наносекундного стримерного разряда в воздухе;

- экспериментально получить комплекс характеристик наносекундного стримерного разряда и определить влияние внешних условий (параметров кривой воздействующего напряжения, электродной системы и распределения электрического поля в разрядном промежутке) на структурные, электрические и оптические характеристики наносекундного стримерного разряда в электродных системах, характерных для технологических установок по очистке воздуха;

- на основе полученных данных сформулировать рекомендации по использованию наносекундного стримерного разряда в технологических установках по очистке воздуха;

- подготовить экспериментальные данные по структуре стримерной зоны, скорости ее фронта и току разряда, необходимые для математического моделирования импульсного стримерного разряда.

В первой главе рассмотрены известные методы экспериментального исследования импульсной стримерной короны, а также систематизированы и критически освещены известные из литературы сведения о положительной импульсной стримерной короне в воздухе.

Во второй главе приведено описание экспериментальных установок, использованных при проведении измерений, изложена техническая реализация традиционных методов исследования импульсной стримерной короны. Большое внимание уделено особенностям эксперимента, связанным с большой скоростью протекающих процессов и достоверности получаемых результатов.

Третья глава посвящена усовершенствованной комплексной методике исследования наносекундной стримерной короны. Проработаны многие не изученные до сих пор вопросы применения электрографического метода исследований. Рассмотрены вопросы измерения размеров чехла стримерной короны разными методами, описана методика определения локальной скорости фронта разряда.

В четвертой главе приведены результаты комплексного исследования наносекундной стримерной короны в промежутке «игла-плоскость» длиной 105. 165 мм, рассмотрена зависимость формы и амплитуды импульса тока разряда, размеров чехла разряда, структуры разряда, распределения скорости фронта разряда вдоль разрядного промежутка от его длины.

В пятой главе рассмотрено влияние на указанные характеристики разряда конфигурации электродной системы. В частности, исследован разряд в промежутке «шар-плоскость» и разряд в промежутке «игла-плоскость» в присутствии твердого диэлектрика.

В шестой главе проведен анализ полученных в работе данных. Для этого выполнен расчет распределения электростатического поля в исследованных разрядных промежутках, в том числе для случая присутствия в промежутке пластины из диэлектрика. С учетом полученных расчетных данных рассмотрены особенности структуры разряда, формы импульса тока разряда, распределения скорости фронта стримерной зоны при разных условиях. Проанализировано влияние материала и толщины диэлектрического барьера на структуру и характеристики разряда.

Научная новизна работы:

1) Впервые получены обстоятельные комплексные данные по параметрам наносекундной стримерной короны в электродных системах, характерных для технологических установок по очистке воздуха, включающие сведения о структуре, скорости фронта стримерной зоны и току разряда. Базовым вариантом выбрана электродная система «игла-плоскость» при длине промежутка 30. 165 мм.

2) Определены возможности и условия применения электрографического метода исследования структуры стримерного разряда. Тем самым разработан комплексный метод, включающий совместное использование электрографии и фотографии, позволяющий получать новые данные о структуре стримерной зоны импульсного разряда.

3) В процессе исследования дополнительно получен ряд новых данных об особенностях структуры стримерной зоны импульсного наносекундного разряда.: а) экспериментально показано наличие отрицательного избыточного заряда в каналах стримеров; б) методом электрографии оценена верхняя граница радиуса канала стримера и его головки; в) уточнен круг возможных условий и выявлены причины появления аномальных искривлений каналов стримеров в стримерной зоне наносекундного разряда.

4) Совместным анализом полученных расчетом распределений электростатического поля и экспериментально полученных данных по скорости фронта стримерной зоны, влиянию диэлектрического барьера на разряд и структуре стримерной зоны установлена целесообразность использования для анализа характеристик разряда данных о распределении электростатического поля вместо широко используемых значений средней напряженности поля в разрядном промежутке.

Практическая значимость работы:

1) Получены данные, позволяющие определять режим разряда, обеспечивающий повышение эффективности работы установок по очистке воздуха от вредных примесей: установлено, что наибольшая интенсивность ветвления стримеров обеспечивается, если напряженность поля во всем разрядном промежутке будет не ниже 6,5 кВ/см; показано, что длительность импульса приложенного напряжения должна быть выбрана с учетом распределения скорости движения фронта стримерной зоны, которая, в свою очередь, определяется распределением напряженности поля, и обеспечивать снятие напряжения с промежутка сразу после пересечения его стримерной зоной разряда. Например, для промежутка «игла-плоскость» длиной 90 мм длительность прямоугольного импульса напряжения с амплитудой 67 кВ, обеспечивающая указанные условия, составляет 200 не, причем пробоя промежутка не происходит.

2) Разработана экспериментальная методика, включающая совместные электрические и оптические измерения, электрографию и фотографию, и позволяющая получать комплекс характеристик разряда, необходимых для математического моделирования импульсной стримерной короны.

На защиту выносятся:

1) Усовершенствованная комплексная методика исследования наносекундного стримерного разряда, включающая одновременное измерение приложенного напряжения, тока разряда, интенсивности его излучения и определение структуры стримерной зоны разряда с помощью фотографирования и электрографии.

2) Комплекс данных по характеристикам наносекундного стримерного разряда в электродных системах «игла-плоскость», «шар-плоскость», «провод-плоскость», позволяющий определять режим разряда, обеспечивающий наибольшую эффективность работы установок по очистке воздуха от вредных примесей, и необходимый при математическом моделировании импульсной стримерной короны.

3) Новые данные о структуре стримерной зоны наносекундного импульсного разряда, полученные при совместном использовании электрографии и фотографии, в частности, наличие избыточного отрицательного заряда в каналах стримеров.

Структура и объем диссертации: диссертация общим объемом 178 страниц, состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы (62 наименования). Содержит 110 страниц основного текста, 84 рисунка, 4 таблицы.

6.6. Выводы

1. Совместным анализом полученных расчетом распределений электростатического поля и экспериментально полученных данных по скорости фронта стримерной зоны, влиянию диэлектрического барьера на разряд и структуре стримерной зоны установлена целесообразность использования для анализа характеристик разряда распределений электростатического поля вместо широко используемых значений средней напряженности поля в разрядном промежутке.

2. Показано, что интенсивность ветвления стримеров, определяющая интенсивность образования химически активных частиц в плазме разряда и, следовательно, эффективность работы технологической установки зависит, в первую очередь, от распределения напряженности поля в промежутке. Интенсивное ветвление идет в пределах той области промежутка, в которой значение напряженности поля превышает 6 кВ/см.

3. Значение напряженности поля на коронирующем электроде влияет только на время запаздывания разряда и амплитуду кривой тока. Такие характеристики как скорость распространения, размеры и структура стримерной зоны определяются значением поля в основной части промежутка.

4. Наличие объемной части разряда при установке в промежуток диэлектрической пластины объясняется незначительным искажением поля в промежутке при малой толщине диэлектрика.

5. Обработка электрограммы положительно заряженным порошком выявила наличие избыточного отрицательного заряда в каналах стримеров. Наличие такого заряда объясняет искривление траектории стримеров.

6. Установлено, что на характеристики поверхностной части разряда влияет не только диэлектрическая проницаемость материала барьера, но и его химический состав и структура поверхности.

Заключение

На основании обзора и анализа литературы установлено, что большинство экспериментальных работ по исследованию наносекундного стримерного разряда проведено в промежутках длиной в единицы сантиметров. Вместе с тем, данных о закономерностях развития импульсной стримерной короны в промежутках длиной более 10 см недостаточно для выработки рекомендаций по выбору структуры разряда, обеспечивающей наибольшую эффективность работы технологических установок, использующих импульсный наносекундный разряд.

В результате проведенных в данной работе исследований получены следующие результаты:

1. Разработана комплексная экспериментальная методика исследования характеристик импульсного наносекундного стримерного разряда, впервые позволяющая одновременно измерять для каждого разряда его электрические и оптические характеристики, а также геометрические характеристики стримерного зоны разряда, а именно:

- получать осциллограмму тока разряда;

- анализировать излучение всей стримерной зоны и ее отдельных участков с использованием ФЭУ;

- получать фотографию разряда с экспозицией 5 мкс с использованием i-CCD-камеры;

- получать изображение структуры разряда с помощью электрографии.

2. Для проведения измерений разработаны и изготовлены малоиндуктивный шунт с сопротивлением 10 Ом, низковольтные делители напряжения с коэффициентом деления 1:10 и 1:15, не искажающие форму сигнала в наносекундном диапазоне времен. Изготовлено специальное устройство на базе двух ФЭУ, позволяющее измерять распределение скорости фронта стримерного разряда вдоль оси промежутка.

3. Усовершенствована методика получения электрографического изображения структуры стримерной зоны. Обоснована целесообразность и допустимость использования электрографии совместно с получением фотографий при малой экспозиции для анализа структуры разряда. Определены условия, при которых внесение пластины в промежуток дает минимальное искажение условий и характеристик разряда: наиболее целесообразно использовать пластины из оргстекла толщиной не более 1,5 мм, отстоящие от поверхности коронирующего электрода на расстоянии 2.3 мм. Расчетами показано, что влияние поляризации пластины на траекторию стримера проявляется при расстоянии от головки стримера до поверхности пластины не превышающем 1,5 мм.

4. Проведены измерения характеристик импульсного разряда в электродных системах, характерных для технологических установок: «острие-плоскость», «шар-плоскость», «провод-плоскость» в воздушных промежутках и промежутках с диэлектрическими пластинами, установленными параллельно оси промежутка, при длинах промежутка от 3 до 16,5 см, что соответствует малоизученному диапазону. Характеристики соответствуют средним значения напряженности поля в промежутке от 4 до 11 кВ/см при радиусе коронирующего электрода от 100 мкм до 2,5 мм.

5. Определены параметры импульсов тока разряда (амплитуда, длительность, форма кривой), значения которых находятся в согласии с приводимыми в литературе данными. Получено, что в рассмотренных промежутках значения амплитуды тока составляют от 50 до 200 мА при длительности импульса тока, составляющей в среднем 300 не для иглы и 150 не для шара. Наибольшее влияние на амплитуду тока оказывает напряженность поля в промежутке и радиус коронирующего электрода. Длительность тока определяется длительностью приложенного импульса напряжения и временем запаздывания появления разряда. Максимальный разброс значений амплитуды тока составляет 32% и снижается с уменьшением длины промежутка до 15%.

6. Экспериментально показано, что запаздывание возникновения разряда по отношению к моменту приложения импульса напряжения зависит в чисто воздушном промежутке от радиуса коронирующего электрода и увеличивается от 30.60 не для иглы до 200 не для шара, что связано с значительно меньшим значением напряженности поля у поверхности шара.

7. С использованием фотографий разряда и электрограмм измерены размеры стримерной зоны в разных условиях. Полученные значения показывают хорошее согласие с размерами, определенными по излучению разряда с помощью ФЭУ со щелью. Впервые получено, что размеры стримерной зоны существенно зависят от длительности приложенного импульса напряжения, напряженности поля в промежутке, времени запаздывания разряда.

Подтверждены приводимые в литературе данные о преимущественном росте длины стримерной зоны по отношению к ее ширине с ростом напряженности поля в промежутке «игла-плоскость». Аналогичный результат получен в промежутке «шар-плоскость». Впервые установлено, что соотношение длины и ширины стримерной зоны при заданной напряженности поля определяется и длительностью импульса напряжения.

8. Получены новые .данные о внутренней структуре стримерной зоны в разных условиях: при изменении длины промежутка, изменении длительности импульса напряжения, разном радиусе коронирующего электрода. Показано, что интенсивность ветвления стримеров, определяющая интенсивность образования химически активных частиц в плазме разряда и, следовательно, эффективность работы технологической установки зависит, в первую очередь, от распределения напряженности поля в промежутке. Интенсивное ветвление идет в пределах той области промежутка, в которой значение напряженности поля превышает 6 кВ/см. Анализ формы каналов стримеров показывает, что в основном ветвление стримера происходит в области его головки.

9. Впервые с помощью метода электрографии получена оценка верхней границы размеров головки и канала стримера, определенных не по излучению, а по концентрации избыточного положительного заряда. Эти размеры не зависят от радиуса коронирующего электрода, длительности импульса напряжения, напряженности поля в промежутке. Радиус головки можно оценить значением 100. 150 мкм, радиус канала на расстоянии 1 мм от головки 150.200 мкм, на расстоянии 3 мм и далее - 200.300 мкм.

10. Установлены изменения значений скорости фронта стримерной зоны при ее движении в промежутке. Получено, что в исследованном диапазоне

7 о условий значение скорости фронта лежит в пределах от 1,7*10 до 10 см/с. Полученные значения не противоречат приводимым в литературе данным по средним значениям скорости. Вместе с тем, полученные распределения скорости важны при проверке достоверности расчетных моделей стримерной короны.

11. Совместный анализ полученных экспериментальных данных и результатов расчета электростатического поля в промежутках разной длины при разных радиусах коронирующего электрода показал, что характеризовать промежуток значением средней напряженности поля Еср недостаточно для понимания разрядных процессов. В каждом конкретном случае требуется знание распределения напряженности поля во всем промежутке.

12. С помощью электрографии выявлено, что при установке пластин из оргстекла вплотную к коронирующему электроду увеличение толщины пластины приводит к увеличению размеров стримерной зоны и росту интенсивности ветвления. Использование пластин из керамики с 8 = 9 сопровождается заметным снижением интенсивности ветвления, некоторым увеличением (не более 10%) размеров стримерной зоны и увеличением радиуса каналов. При этом фотографии показывают большую яркость каналов на керамике по сравнению с оргстеклом.

13. Совместный анализ электрограмм и осциллограмм тока в одинаковых условиях показал, что при установке пластин вплотную к игле происходит резкое изменение кривой тока (увеличивается амплитуда и уменьшается время нарастания тока до максимума) по сравнению с чисто воздушным промежутком. При этом с увеличением толщины пластины или значения диэлектрической проницаемости амплитуда тока возрастает.

14. Проведен расчет электростатического поля в промежутке «игла-плоскость» в присутствии диэлектрической пластины, расположенной параллельно оси промежутка. Рассмотрены разные варианты установки пластины, толщины пластины, значения диэлектрической проницаемости. Расчеты показали, что установка пластины из оргстекла толщиной 1,5 мм на расстоянии 2.3 мм от иглы параллельно оси промежутка не приводит к значительному искажению поля.

15. В процессе исследования выявлен ряд неизвестных ранее особенностей структуры разряда:

- при установке пластины в промежуток фотографии разряда показывают, что, кроме поверхностной части разряда, имеет место объемная часть, причем она увеличивается с ростом напряженности поля и при удалении пластины от электрода. Наличие поверхностной части подтверждается и следами проявленного заряда, получаемыми при установке дополнительной диэлектрической пластины на плоскость перпендикулярно оси промежутка;

- и на фотографиях, и на электрограммах наблюдаются каналы стримеров, заметно изменяющих траекторию своего движения. Стример поворачивается, движется практически поперек приложенного внешнего поля и соприкасается с каналом стримера соседней ветви. В воздушных промежутках такое явление описано в литературе. Впервые установлено, что стримеры объемной части отклоняются к поверхностным каналам при когда поверхностная часть разряда пересекает промежуток. Кроме того, такое явление обнаружено на электрограммах стримерной зоны без пересечения промежутка.

- при проявлении положительного осевшего заряда на керамической пластине были получены белые области в центральной части каналов ветвей. Обработка электрограммы положительно заряженным порошком выявило наличие отрицательного заряда в каналах. Наличие такого заряда объясняет искривление траектории стримеров.

Полученные в работе результаты позволяют сформулировать условия разряда, при которых удовлетворяются основные требования к установкам по очистке воздуха от вредных примесей с помощью наносекундного импульсного разряда. Для получения высокой степени ветвления стримеров необходимо чтобы напряженность поля во всем промежутке составляла не менее 6,5 кВ/см. Длительность импульса приложенного напряжения должна быть выбрана с учетом распределения скорости движения фронта стримерной зоны, которая, в свою очередь, определяется распределением напряженности поля, и обеспечивать снятие напряжения с промежутка сразу после пересечения его стримерной зоной разряда. Например, для промежутка «игла-плоскость» длиной 90 мм при средней напряженности поля 7,4 кВ/см длительность прямоугольного импульса напряжения, обеспечивающая указанные условия, составляет 200 не, причем пробоя промежутка не происходит.

1. Теория электрических разрядов в энергетике / А.Ф.Дьяков, О.А.Никитин, И.П.Верещагин и др. // Теория и практика электрических разрядов в энергетике: Сб. научн. ст. / Под ред. А.Ф.Дьякова. Пятигорск: Издательство ЮЦПК РП "Южэнерготехнадзор", 1997. С.6-25.

2. Браго Е.Н., Стекольников И.С. // Известия АН СССР. Отд. техн. наук. 1958, №11.

3. Н. Norinder, О. Salka. Mechanism of Positive Spark Discharge with Long Gaps in Air at Atmospheric Pressure. // Arkiv for Fysik, 1950, band 3, № 19, pp. 347-385.

4. M. Bortnik, Yu. V. Shcherbakov, L.N. Zyuzin. Spectroscopic study of positive streamer in short air gap // Proc. of 11-th Int. Symp. on High Voltage Engineering, London, 1999. ID:300.

5. T.M.P. Briels, E.M. Veldhuizen, U. Ebert. Experiments on Propagating and Branching Positive Streamers in Air. // Proceedings of the XV International Conference on Gas Discharges and their Applications, Toulouse, 5-10 September 2004, pp. 323-326.

6. R. Kutzner, J. Salge. Non-Thermal Transient Gasdischarges for Pollution Control. // 9th International Symposium on High Voltage Engineering. Graz. 1995. № 7865, pp. 1-4.

7. N.L. Allen, B.H. Tan. Initiation of Positive Corona on Insulator Surfaces // ISH-2001, pp. 655-658.

8. Горшков A.B. Об измерении нестационарного электрического тока "шунтированным обращенным индуктором" одновитковым осесимметричным поясом Роговского. // Депонировано в ВИНИТИ 20.04.1998. N1188-В98.

9. Gao L., Akyuz M., Larson A. et al. Measurement of the positive streamer charge. // Proceedings of 11-th International Symposium on High Voltage Engineering, 1999. P. 3.35.S5-3.38.S5.

10. E.M. Veldhuizen, W.R. Rutgers, U. Ebert. Branching of Streamer Type Corona Discharge. // Proceedings of the XIV Int. Conf. Gas discharges and their Appl., Liverpool, August 2002.

11. Шваб А. Измерения на высоком напряжении: Измерительные приборы и способы измерения. 2-е изд. Пер. с нем. - М.: Энергоатомиздат, 1986, 264с.

12. Авруцкий В.А., Кужекин И.П., Чернов Е.Н., Испытательные иIэлектрофизические установки. Техника эксперимента: Учебное пособие. — М.: МЭИ, 1983,264с.

13. Бейер М., Бёк В., Мёллер К., Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения: Пер. с нем. М.: Энергоатомиздат, 1989, 555с.

14. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987.

15. А.Г. Темников, М.В. Соколова, О.В. Анашкина. Исследование излучения импульсной наносекундной короны в воздухе для определения ее параметров и структуры. // Вестник МЭИ, №3, 2000, сс. 51-58.

16. Gallimberty, G. Marchesi, L. Niemeyer. Streamer corona at an insulator surfaceiL

17. International Symposium on High Voltage Engineering. Dresden. 1991. № 41.10, pp. 47-50.

18. N.L. Allen, A. Ghaffar. The condition required for the propagation of a cathode-directed positive streamer in air // Journal of Physics D: Applied Physics. 1995. Vol. 28, pp. 331-337.

19. N.L. Allen, A. Ghaffar. The variation with temperature of positive streamer properties in air // Journal of Physics D: Applied Physics. 1995. Vol. 28, pp. 338-343.

20. Creyghton Y.L.M., van Bladel F.M.A.M., van Veldhuizen E.M. Electrical and Spectroscopic Investigation of Pulsed Positive Streamer Corona in O2-N2 and CO2-N2 mixtures //Proc. of Symp. Hakone 3. Strassburg. 1991. P. 153-158.

21. E.M. van Veldhuizen and W.R. Rutgers. Pulsed positive corona streamer propagation and branching // Journal of Physics D: Applied Physics. 2002. Vol. 35, pp. 2169-2179.

22. Won J Yi, Williams P.F. Experimental study of streamers in pure N2 and N2/02 mixtures and a «13 cm gap. // J.Phys.D:Appl.Phys., Vol.35, 2002, P.205-218.

23. A.G. Temnikov, M.V. Sokolova et al. Experimental investigation of nanosecond impulse streamer corona radiation // Proc. of XXIV ICPIG. Warsawa, Poland, 1999, pp.139-140.

24. C.B. Панчешный, C.B. Собакин, C.M. Стариковская, А.Ю. Стариковский. Динамика разряда и наработка активных частиц в катодонаправленном стримере. // Физика плазмы, том 26, №12, 2000, сс. 1126-1138.

25. N.L. Allen, P.N. Mikropoulos. Dynamics of streamer propagation in air. // J.Phys.D: Appl. Phys. 1999. V.32. P. 913-919.

26. Numerical and experimental determination of ionizing front velocity in a DC point-to-plane corona discharge/ F. Grange, N. Soulem et.al.// // J.Phys.D:Appl.Phys., Vol.28, 1995, P. 1619-1629.

27. P. Tardiveau, E. Marode, A. Agneray. Tracking an individual streamer branch among others in a pulsed induced discharge. // J.Phys.D: Appl.Phys. 2002. V.35.P.2823-2829.

28. Иванов А.В. Применение электрографии для исследования объемных и поверхностных зарядов. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к. т. н. // МоскваД971.

29. Loeb L. Electrical Coronas. University of California, Berkley, 1965.

30. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Искровой разряд. М.: Издательство МФТИ, 1997.

31. Nasser Е., Loeb L. Impulse Streamer Branching from Lichtenberg Figure Studies. // Journal of Applied Physics, Vol. 14, No. 11, November 1963, P. 3340-3348.

32. Bastien F., Marode E. The determination of basic quantities during glow-to-arc transition in a positive point-to-plane discharge. // J.Phys.D:Appl.Phys., Vol.12, 1979, P. 249-263.

33. Gilber A., Bastien F. Fine structure of streamers. // J.Phys.D:Appl.Phys., Vol.22, 1989, P.1078-1082.

34. Creyghton Y.L.M. Pulsed positive corona discharges (Fundamental study and application to flue gas treatment). Ph.D.Thesis, Eindhoven University of Technology, The Netherlands, 1994.

35. Gao L., Akyuz M., Larson A; et al. Measurement of the positive streamer charge. // J.Phys.D:Appl.Phys., Vol.33, 2000, P.1861-1865.

36. Suzuki T. Transition from primary streamer to the arc in positive point-to-plane corona. // J.Appl.Phys., Vol.42, 1971, P.3766-3777.

37. Positive discharges in Air Gaps at Les Renardieres 1975. // Electra, 1977, № 53, P. 31.

38. Park Y., Cones J. // J. of Research of Nat. Bureau of Standart. 1959, Vol. 56, P. 201.

39. Meek J.M., Craggs J.D. Electrical Breakdown of Gases. John Willey and Sons. 1978.

40. Экспериментально-теоретические исследования пространственной структуры стримерной короны в воздухе и других газах. / Верещагин И.П., Темников А.Г., Соколова М.В. и др. Заключительный отчет о НИР по гранту РФФИ № 99-02-17604 М.: МЭИ, 2001.

41. Blom P.P.M. High Power Pulsed Corona. Ph.D.Thesis, Eindhoven University of Technology, The Netherlands, 1997.

42. Sunka P., Babicky V., Clumpec М., Simek М. Positive Pulsed Corona Discharge in Coaxial Geometry // HAKONE V. International Symposium on High Pressure Low Temperature Plasma Chemistry. 1996. P. 304-309.

43. L. Gao, C. Gomes, V. Cooray, F. Roman. Comparison of long sparks in air over an insulator surface. High Voltage Engineering Symposium, 22-27 August, pp. 3.31.S5-3.34.S5. IEE, 1999.

44. M. Abdel-Salam, P. Weiss, B. Lieske. Discharges in Air from Point Electrodes in the Presence of Dielectric Plates, Experimental Results. IEEE Transactions on Electrical Insulation. Vol. 27, № 2, April 1992, pp. 309-319.

45. N.L. Allen, P.N. Mikropoulos. Influence of Insulator Profile on Streamer Propagation. High Voltage Engineering Symposium, 22-27 August, pp. 3.15.S5-3.18.S5. IEE, 1999.

46. N.L. Allen, P.N. Mikropoulos. Profile Effect on Surface Flashover in a Uniform Field. High Voltage Engineering Symposium, 22-27 August, pp. 3.216.P3-3.219.P3. IEE, 1999.

47. E.H.R. Gaxiola, J.M. Wetzer. Prebreakdown Phenomena along Insulator Surfaces in Dry Air. High Voltage Engineering Symposium, 22-27 August, 1999. Conference publication № 467, pp. 3.171.P3-3.174.P3. IEE, 1999.

48. M. Akyuz, A. Larsson, V. Cooray, G. Strandberg. 3D Simulations of Streamer Branchung in Air. // Journal of Electrostatics, № 59 (2003), pp. 115-141.

49. N.N. Bunni, P.B. McGrath. Computer Analysis and Observation of Streamer Growth at a Dielectric Interface. // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. Vol. 3, № 1, February 1996, pp. 136-143.

50. Канцельсон Б.В. и д.р. Электровакуумные электронные и ионные приборы. Справочник. Под общ. ред. А.С. Ларионова. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Энергия, 1976 г. 920с.

51. Миролюбов Н.Н. и др. Методы расчета электростатических полей. М.: Высшая школа, 1963.

52. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Наука, 1971.

53. M.V. Sokolova, A.G. Temnikov, O.V. Anashkina. Possibilities of a Complex Method of Investigation of an Impulse Nanosecond Corona in Air. // Proc. of 13th Int. Conf. on Gas Discharges and their Appl. Glasgow, 2000, № 927.

54. О. V. Anashkina, I.P. Vereshchagin, M.V. Sokolova, A.G. Temnikov. Investigation of Impulse Streamer Corona in Air Using a Dielectric Barrier. // Proc. of 2nd Int. Conf. on Dielecrtic and Insulation. High Tatras, June 2000, pp. 92-97.

55. A.R. Von Hippel. "Dielectrics and Waves". New York, London. 1954.

56. W. Shockley. J. Appl. Phys., №9,1938, p. 635.

57. S. Ramo. Proc. IRE 27, 1939, p. 584.

58. M. Inoshima, M. Cernak, T. Hosokawa. Waveforms of Prebreakdown Primary Srteamers in a Short Positive Point-Plane Gap in Air. // Japanese Journal of Applied Physics. Vol. 29, №6, June 1990, pp. 1165-1172.