Трансформаторные подстанции высочайшего качества

с нами приходит энергия

Тлеющий разряд

На рис. 3-26, а показан внешний вид тлеющего разряда, характеризующийся чередованием темных и светящихся слоев газа, носящих названия:
1) первая катодная темная область;
2) первое катодное свечение;
3) вторая катодная темная область;
4) второе катодное свечение (катодное тлеющее свечение);
5) фарадеева темная область;
6) столб разряда;
7) анодная темная область;
8) анодное свечение.

Катодное падение потенциала при нормальном тлеющем разряде (свечением покрыта только часть поверхности катода) зависит от материала катода и рода газа и не зависит от давления газа и тока (табл. 3-16).
Ширина области нормального катодного падения потенциала зависит от материала катода и рода газа. Зависимость от давления газа определяется соотношением
.
Для нормального тлеющего разряда характерна пропорциональность между площадью катода, покрытой свечением, и током, т. е. постоянная (нормальная) плотность тока на катоде
(табл. 3-17).
При изменении давления газа p0 нормальная плотность тока изменяется по закону

где — нормальная плотность тока на катоде при ; — постоянная, зависящая от геометрии электродов и рода газа. При плоских электродах обычно (для Ne=1,5).
Когда при увеличении анодного тока вся поверхность катода покрывается свечением, катодное падение потенциала начинает возрастать с увеличением плотности тока. Такое катодное падение называется
аномальным катодным падением потенциала, а сам разряд называется аномальным тлеющим разрядом.
При аномальном тлеющем разряде увеличение плотности тока сопровождается уменьшением ширины участка катодного падения потенциала.

На рис. 3-27 приведены рассчитанные теоретически универсальные кривые зависимости аномального катодного падения потенциала и ширины участка катодного падения потенциала от плотности тока . Их совпадение с экспериментальными данными удовлетворительно для инженерных расчетов.
Прикатодные области разряда 1-4 (рис. 3-26), в которых сосредоточено катодное падение потенциала, являются жизненно необходимыми для существования тлеющего разряда. Участки 5 (фарадеева темная область) и 6 (столб разряда) являются пассивными участками разряда с хорошей электропроводностью, связывающими анод с катодными областями разряда.
В столбе разряда газ находится в сильно ионизированном состоянии, причем концентрации электронов и ионов примерно равны, т. е. объемный заряд компенсирован. Газ, находящийся в таком состоянии, называется плазмой.
Особенности и характеристики плазмы см. раздел.
При сближении анода с катодом сокращается, а затем исчезает столб разряда.
Дальнейшее сближение электродов на некоторое критическое расстояние
приводит к исчезновению анодных участков разряда. При этом падение напряжения на разряде уменьшается на величину анодного падения потенциала, примерно равную ионизационному потенциалу газа.
Дальнейшее сближение электродов приводит к исчезновению фарадеевой темной области. Затем начинает исчезать тлеющее свечение. При этом падение напряжения на приборе резко возрастает (затрудненный разряд).

Таблица 3-16 Нормальное катодное падение потенциалов, В
Материал катодаВоздухO2N2H2HeNeArHgXe
Hg
Al
Mo
W
Fe
Ni
Pt
-
229
-
-
269
226
277
-
311
-
-
343
-
364
266
179
-
-
215
197
216
270
171
-
-
198
211
276
142
141
109,5
-
131
144
160
-
120
106-115
111
129
136+-2
152
-
100
100+-2
-
131
135
131
340
245
353
305
389
275
340
-
-
134
-
-
196,5
-
Таблица 3-17
Нормальные плотности тока на катоде , при
Материал катодаВоздухN2H2HeNeArHg
Al
Fe, Ni
Mo
3,3
-
-
-
4
-
0,90
0,72
-
-
0,022
-
-
0,06
0,188
-
1,60
0,22
0,04
0,08
-
p422_1_00

Рис. 3-26

Тлеющий разряд: а - внешний вид; б -распределение интенсивности свечения; в - распределение потенциала; г - напряженность поля; д - распределение объемных зарядов

p422_1_01

Рис. 3.27

Зависимость относительных значений катодного падения потенциала и ширины участка катодного падения от относительного значения плотности тока при аномальном тлеющем разряде.