Устройство для определения автоэлектронной эмиссии в коронном разряде

(51) 01 27/70 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ Технический результат достигается тем, что в отличие от известного устройства, содержащего разрядный промежуток с коронирующим и внешним электродами, высоковольтный источник питания и измерительную аппаратуру. Предлагаемое изобретение содержит последовательно соединенные разрядные промежутки, у которых внешние электроды представляют цилиндры одинаковых диаметров,а коронирующими электродами являются концентрично расположенные к внешним цилиндрам, проволоки разных диаметров, кроме того, устройство снабжено микропроцессорам и выходным прибором. Преимущества устройства для определения автоэлектронной эмиссии (АЭ) в коронным разряде- обеспечение высокой оперативности измерения,достоверность полученных данных и упрощение измерительной аппаратурой и процессов измерения.(72) Бахтаев Шабден Абуович Бочкарева Галина Васильевна Мусапирова Гульзада Даулетбековна Манапова Гульнар Джамбуловна(73) Некоммерческое акционерное общество Алматинский университет энергетики и связи(56) Научные труды ГИНЦВЕТМЕТ 36, М.,Металургиздат, 1975, с. 13-30(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АВТОЭЛЕКТРОННОЙ ЭМИССИИ В КОРОННОМ РАЗРЯДЕ(57) Изобретение относится к устройствам для измерения параметров плазмы электрических разрядов и может быть использовано для определения автоэлектронной эмиссии в коронным разряде. Изобретение относится к устройствам для измерения параметров плазмы электрических разрядов и может быть использовано для определения автоэлектронной эмиссии в коронным разряде. Известно устройство для определения присутствия автоэлектронной эмиссии на поверхности коронирующего электрода отрицательной полярности (Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1965. 4, С. 69-85). Предложенный метод основан на зависимости значений второго ионизационного коэффициента Таусендакоторый означает среднее число освобождающих вторичных электронов из катода,от начальной напряженности поля короны, Е 0. При этом было установлено, что когда Е 0200 кВ/см значениявозрастают приблизительно на один-два порядка, не согласуясь с условием подобия. Исходя из отмеченного увеличения значении , зависящие от величины Е 0 делается вывод о присутствии автоэлектронной эмиссии с коронирующего электрода. Предложенный метод отличается трудоемкостью измерения значенийи построения зависимости его от Е 0, что приводит к длительным многократным измерениям . Наиболее близким по технической сущности является устройство для определения роли автоэлектронной эмиссии коронного разряда в среде азота, кислорода и гелий (Научные труды ГИНЦВЕТМБТ, 1975, 36, М., Металлургиздат. с. 13-30). Принцип работы предложенного устройства основан на зависимости(/2)/(1/) (прямая Нордгейма), построенная по данным измеренных вольт-амперных характеристик отрицательной короны с иглы в атмосфере в различных газов. Здесь основным является получение линейной зависимости для(/2)/(1/),что рассматривается как качественное экспериментальное подтверждения наличия автоэлектронной эмиссии в разряде. В этом случае также сопутствуют трудоемкие измерения и построения вольт-амперных характеристик коронного разряда, а затем по их данным расчетным путем строятся зависимости(/2)/(1/). Задачей предлагаемого изобретения является разработка устройства для определения автоэлектронной эмиссии (АЭ) в коронным разряде,которое обеспечивало бы высокую оперативность измерения, достоверность полученных данных и упрощения измерительной аппаратуры и процессов измерения. Достигаемым техническим результатом при этом является высокая оперативность измерения при достоверности полученных данных и упрощения измерительной аппаратуры и процессов измерения. Технический результат достигается тем, что в отличие от известного устройства, содержащего разрядный промежуток с коронирующим и внешним электродами, высоковольтный источник питания и измерительную аппаратуру. Предлагаемое изобретение содержит последовательно соединенные разрядные промежутки, у которых внешние электроды представляют собой цилиндры 2 одинаковых диаметров,а коронирующими электродами являются копцентрично расположенные к внешним цилиндрам, проволоки разных диаметров, кроме того, устройство снабжено микропроцессорам и выходным прибором. В основу предложенного изобретения, как в прототипе, положены прямые Нордгейма по формуле(/2)(1/), которые является качественным экспериментальным подтверждением присутствия автоэлектронной эмиссии в разряде(Елинсон М.И., Васильев Г.Ф. Автоэлектронная эмиссия 1958, М., ГИФМЛ, с. 33-61). Наиболее вероятным путем определения построения прямой Нордгейма по формуле(/2)(1/) является изменение радиуса кривизны коронирующего электрода,когда меняются значенияи Е. Измерения проводилось в атмосферном воздухе, когда отрицательная корона протекает между концентрично расположенными коронирующим электродом в виде проволоки и внешним цилиндром. При этом расчеты электрических полей и плотности токов короны, а также определения прямых Нордгейма, для двух существенно отличающихся случаев без учета влияния объемных разрядов в коронирующем слое и с учетом их влияния. Для цилиндрической системы электродов электрическое поле Е у поверхности коронирующей проволоки при разности потенциаловбудет равна Е где радиус - радиус внешнего цилиндра, 0 радиус коронирующей проволоки. Ввиду того, что атмосферный воздух (присутствие кислорода) является электроотрицательным газом в разрядном промежутке, образуется большой объемный разряд. В связи с этим зависимости(/2)(1/) линейны только при малых токах и наиболее четче для 0 15 мкм, а затем они депрессируются объемным зарядом. Особенно это подтвержден для больших радиусов 0, когда влияние объемного заряда короны становится существенным. Кроме того, не последнюю роль играет микронеровности на поверхности проволоки, когда на вершинах микровыступов напряженности полей могут существенно возрасти. Влияние всех этих факторов,в конечном итоге, приводит к затушевыванию проявление АЭ в отрицательной короне. В предлагаемом изобретении, для исключения влияния объемного заряда,маскирующего присутствие АЭ, измеряют характеристики короны при малых токах разряда. Этот случай возможен,если в зависимости(/2)(1/) вместо Е использовать начальные напряженности поля Е 0 для проволок с различными диаметрами. Начальный ток короны 0 ,когда регистрируется 0(0),поддерживается постоянным (1 мкА) для всех диаметров проволок. Тогда плотность тока разряда для каждого случая определяется по формуле где -единица длины, 1 см. 0-начальный ток короны, 1 мкА. Таким образом, плотность тока разряда каждый раз будет зависеть только от 0. Вычисляя величиныи используя значения Е 0, рассчитанное по (1),можно построить зависимость/ 021/ 0(фиг. 1). Эта зависимость состоит из двух прямых с разными наклонами, пресекающихся в точке 020 мкм, причм е линейный характер на всм диапазоне радиусов проволок (4,5 - 60 мкм) ещ раз доказывает присутствии АЭ электронов в отрицательной короне. Разный наклон прямых 2 зависимости/01/ 0 на участках от 4,5 до 20 мкм и от 20 до 60 мкм объясняется тем, что при 020 мкм из-за повышения значений 0 в процессах АЭ начинают принимать участие другие конфигурации микровыступов и неровностей на поверхности проволоки. На фиг. 2 представлена функциональная схема устройства для определения АЭ в отрицательной короне с микропроволоки. Устройство содержит 8 разрядных камер, состоящихся из внешних цилиндров 1 одинаковых по диаметру и коронирующих проволок 2 разных диаметров от 9 до 120 микрон, источник высокого напряжения 3,микропроцессор 4,выхадной прибор 5,микроамперметр 6 и балластные сопротивления б. Устройство работает следующим образом. При подаче достаточно высокого напряжения положительной полярности (3) на последовательно включенные разрядные камеры между внешними цилиндрами 1 и концентрично расположенными проволоками 2 возникают отрицательные коронные разряды, причем регулируя высокого напряжение устанавливается минимальный разрядный ток,равный порядка 1 мкА. При известных значениях 0 0,необходимо определить значения Е 0 и . Для этого микропроцессор 4 фиксирует величины (12), (2-3) и т.д., на всех разрядных камерах,производит расчеты по формулам (1) и (2), и определяет значения 0, . Затем, микропроцессор по заданной программе выполняет расчеты и выводит зависимость/ 02 , 1 / Е 0/021/ 0 на дисплей выходного прибора 5. Один из вариантов применения устройства иллюстрируется примером. Пример. Определение присутствия АЭ в отрицательной короне было выполнено с помощью устройства,которое имело следующие геометрические и электрические параметры диаметры внешних цилиндров равны 1 см,диаметры коронирующих проволок - от 9 до 120 микрон,рабочая длина 1 см,ввиду последовательного включения всех разных камер,во всех камерах течет один и тот же ток 1 мкА все разрядные камеры снабжения балластными сопротивлениями б для согласования со входами микропроцессора. Из-за нехватки величины высокого напряжения источника питания (10 кВ) зависимость/ 021 / 0, показанная на фиг. 1, получена в два приема. Таким образом, в целом решена задача по определению присутствия АЭ в отрицательной короне разработаны устройство и методика определения АЭ,укрощена измерительная аппаратура и использованы методы компьютерной обработки экспериментальной обработки экспериментальных данных. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Устройство для определения автоэлектронной эмиссии в коронном разряде, содержащее разрядный промежуток с коронирующим и внешним электродами, высоковольтный источник питания и измерительную аппаратуру, отличающееся тем,что оно содержит последовательно соединенные разрядные промежутки, у которых внешние электроды представляют собой цилиндры одинаковых диаметров,а коронирующими электродами являются концентрично расположенные к внешним цилиндрам проволоки разных диаметров, кроме того, устройство снабжено микропроцессором и выходным прибором.