18.07.2024

В каких электроустановках применяют диэлектрические галоши ответ: Вопрос: В каких электроустановках применяют диэлектрические галоши? : Смотреть ответ

Содержание

193-19. В каких электроустановках применяют диэлектрические галоши?

В данной инструкции изложены основные функции сайта, и как ими пользоваться

Здравствуйте,  

Вы находитесь на странице инструкции сайта Тестсмарт.
Прочитав инструкцию, Вы узнаете  функции каждой кнопки.
Мы начнем сверху, продвигаясь  вниз, слева направо.
Обращаем Ваше внимание, что в мобильной версии  все кнопки располагаются, исключительно сверху вниз. 
Итак, первый значок, находящийся в самом верхнем левом углу, логотип сайта. Нажимая на него, не зависимо от страницы,  попадете на главную страницу.
«Главная» —  отправит вас на первую страницу.
«Разделы сайта» —  выпадет список разделов, нажав на один из них,  попадете в раздел интересующий Вас.

На странице билетов добавляется кнопка «Билеты», нажимая — разворачивается список билетов, где выбираете интересующий вас билет.

«Полезные ссылки» — нажав, выйдет список наших сайтов, на которых Вы можете получить дополнительную информацию.

 

 

 

В правом углу, в той же оранжевой полосе, находятся белые кнопки с символическими значками.

  • Первая кнопка выводит форму входа в систему для зарегистрированных пользователей.
  • Вторая кнопка выводит форму обратной связи через нее, Вы можете написать об ошибке или просто связаться с администрацией сайта.
  • Третья кнопка выводит инструкцию, которую Вы читаете. 🙂
  • Последняя кнопка с изображением книги ( доступна только на билетах) выводит список литературы необходимой для подготовки.

Опускаемся ниже, в серой полосе расположились кнопки социальных сетей, если Вам понравился наш сайт нажимайте, чтобы другие могли так же подготовиться к экзаменам.
Следующая функция «Поиск по сайту» — для поиска нужной информации, билетов, вопросов. Используя ее, сайт выдаст вам все известные варианты.
Последняя кнопка расположенная справа, это селектор нажав на который вы выбираете, сколько вопросов на странице вам нужно , либо по одному вопросу на странице, или все вопросы билета выходят на одну страницу.

На главной странице и страницах категорий, в середине, расположен список разделов. По нему вы можете перейти в интересующий вас раздел.
На остальных страницах в середине располагается сам билет. Выбираете правильный ответ и нажимаете кнопку ответ, после чего получаете результат тестирования.
Справой стороны (в мобильной версии ниже) на страницах билетов располагается навигация по билетам, для перемещения по страницам билетов.
На станицах категорий расположен блок тем, которые были добавлены последними на сайт.
Ниже добавлены ссылки на платные услуги сайта. Билеты с ответами, комментариями и результатами тестирования.
В самом низу, на черном фоне, расположены ссылки по сайту и полезные ссылки на ресурсы, они дублируют верхнее меню.
Надеемся, что Вам понравился наш сайт, тогда жмите на кнопки социальных сетей, что бы поделиться с другими и поможете нам.
Если же не понравился, напишите свои пожелания в форме обратной связи. Мы работаем над улучшением и качественным сервисом для Вас.

С уважением команда Тестсмарт.

В каких электроустановках применяют диэлектрические галоши?

В данной инструкции изложены основные функции сайта, и как ими пользоваться

Здравствуйте,  

Вы находитесь на странице инструкции сайта Тестсмарт.
Прочитав инструкцию, Вы узнаете  функции каждой кнопки.
Мы начнем сверху, продвигаясь  вниз, слева направо.
Обращаем Ваше внимание, что в мобильной версии  все кнопки располагаются, исключительно сверху вниз. 
Итак, первый значок, находящийся в самом верхнем левом углу, логотип сайта. Нажимая на него, не зависимо от страницы,  попадете на главную страницу.
«Главная» —  отправит вас на первую страницу.
«Разделы сайта» —  выпадет список разделов, нажав на один из них,  попадете в раздел интересующий Вас.

На странице билетов добавляется кнопка «Билеты», нажимая — разворачивается список билетов, где выбираете интересующий вас билет.

«Полезные ссылки» — нажав, выйдет список наших сайтов, на которых Вы можете получить дополнительную информацию.

 

 

 

В правом углу, в той же оранжевой полосе, находятся белые кнопки с символическими значками.

  • Первая кнопка выводит форму входа в систему для зарегистрированных пользователей.
  • Вторая кнопка выводит форму обратной связи через нее, Вы можете написать об ошибке или просто связаться с администрацией сайта.
  • Третья кнопка выводит инструкцию, которую Вы читаете. 🙂
  • Последняя кнопка с изображением книги ( доступна только на билетах) выводит список литературы необходимой для подготовки.

Опускаемся ниже, в серой полосе расположились кнопки социальных сетей, если Вам понравился наш сайт нажимайте, чтобы другие могли так же подготовиться к экзаменам.
Следующая функция «Поиск по сайту» — для поиска нужной информации, билетов, вопросов. Используя ее, сайт выдаст вам все известные варианты.
Последняя кнопка расположенная справа, это селектор нажав на который вы выбираете, сколько вопросов на странице вам нужно , либо по одному вопросу на странице, или все вопросы билета выходят на одну страницу.

На главной странице и страницах категорий, в середине, расположен список разделов. По нему вы можете перейти в интересующий вас раздел.
На остальных страницах в середине располагается сам билет. Выбираете правильный ответ и нажимаете кнопку ответ, после чего получаете результат тестирования.
Справой стороны (в мобильной версии ниже) на страницах билетов располагается навигация по билетам, для перемещения по страницам билетов.
На станицах категорий расположен блок тем, которые были добавлены последними на сайт.
Ниже добавлены ссылки на платные услуги сайта. Билеты с ответами, комментариями и результатами тестирования.
В самом низу, на черном фоне, расположены ссылки по сайту и полезные ссылки на ресурсы, они дублируют верхнее меню.
Надеемся, что Вам понравился наш сайт, тогда жмите на кнопки социальных сетей, что бы поделиться с другими и поможете нам.
Если же не понравился, напишите свои пожелания в форме обратной связи. Мы работаем над улучшением и качественным сервисом для Вас.

С уважением команда Тестсмарт.

В каких электроустановках применяют диэлектрические галоши?

В данной инструкции изложены основные функции сайта, и как ими пользоваться

Здравствуйте,  

Вы находитесь на странице инструкции сайта Тестсмарт.
Прочитав инструкцию, Вы узнаете  функции каждой кнопки.
Мы начнем сверху, продвигаясь  вниз, слева направо.
Обращаем Ваше внимание, что в мобильной версии  все кнопки располагаются, исключительно сверху вниз. 
Итак, первый значок, находящийся в самом верхнем левом углу, логотип сайта. Нажимая на него, не зависимо от страницы,  попадете на главную страницу.
«Главная» —  отправит вас на первую страницу.
«Разделы сайта» —  выпадет список разделов, нажав на один из них,  попадете в раздел интересующий Вас.

На странице билетов добавляется кнопка «Билеты», нажимая — разворачивается список билетов, где выбираете интересующий вас билет.

«Полезные ссылки» — нажав, выйдет список наших сайтов, на которых Вы можете получить дополнительную информацию.

 

 

 

В правом углу, в той же оранжевой полосе, находятся белые кнопки с символическими значками.

  • Первая кнопка выводит форму входа в систему для зарегистрированных пользователей.
  • Вторая кнопка выводит форму обратной связи через нее, Вы можете написать об ошибке или просто связаться с администрацией сайта.
  • Третья кнопка выводит инструкцию, которую Вы читаете. 🙂
  • Последняя кнопка с изображением книги ( доступна только на билетах) выводит список литературы необходимой для подготовки.

Опускаемся ниже, в серой полосе расположились кнопки социальных сетей, если Вам понравился наш сайт нажимайте, чтобы другие могли так же подготовиться к экзаменам.
Следующая функция «Поиск по сайту» — для поиска нужной информации, билетов, вопросов. Используя ее, сайт выдаст вам все известные варианты.
Последняя кнопка расположенная справа, это селектор нажав на который вы выбираете, сколько вопросов на странице вам нужно , либо по одному вопросу на странице, или все вопросы билета выходят на одну страницу.

На главной странице и страницах категорий, в середине, расположен список разделов. По нему вы можете перейти в интересующий вас раздел.
На остальных страницах в середине располагается сам билет. Выбираете правильный ответ и нажимаете кнопку ответ, после чего получаете результат тестирования.
Справой стороны (в мобильной версии ниже) на страницах билетов располагается навигация по билетам, для перемещения по страницам билетов.
На станицах категорий расположен блок тем, которые были добавлены последними на сайт.
Ниже добавлены ссылки на платные услуги сайта. Билеты с ответами, комментариями и результатами тестирования.
В самом низу, на черном фоне, расположены ссылки по сайту и полезные ссылки на ресурсы, они дублируют верхнее меню.
Надеемся, что Вам понравился наш сайт, тогда жмите на кнопки социальных сетей, что бы поделиться с другими и поможете нам.
Если же не понравился, напишите свои пожелания в форме обратной связи. Мы работаем над улучшением и качественным сервисом для Вас.

С уважением команда Тестсмарт.

В каких электроустановках применяют диэлектрические галоши ответ

В электроустановках напряжением до 1000 ВПравильный ответ
В электроустановках напряжением выше 1000 ВНеправильный ответ
В электроустановках напряжением до 10 кВНеправильный ответ
Во всех электроустановкахНеправильный ответ

Вопрос 8

Укажите последовательность действий при оказании первой помощи пострадавшему при потере сознания и отсутствии пульса на сонной артерии.

Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии, убедиться в отсутствии признаков дыхания, освободить грудную клетку от одежды и расстегнуть поясной ремень, прикрыть двумя пальцами мечевидный отросток, нанести удар кулаком по грудине, проверить пульс, при отсутствии пульса перейти к непрямому массажу сердцаНеправильный ответ
Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии, освободить грудную клетку от одежды и расстегнуть поясной ремень, прикрыть двумя пальцами мечевидный отросток, нанести удар по грудине, перейти к непрямому массажу сердца, сделать вдох искусственного дыханияНеправильный ответ
Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии, освободить грудную клетку от одежды и расстегнуть поясной ремень, прикрыть двумя пальцами мечевидный отросток, нанести удар кулаком по грудине, проверить пульс, при отсутствии пульса перейти к непрямому массажу сердцаПравильный ответ
Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии, убедиться в отсутствии признаков дыхания, освободить грудную клетку от одежды и расстегнуть поясной ремень, прикрыть двумя пальцами мечевидный отросток, нанести удар кулаком по грудине, перейти к непрямому массажу сердцаНеправильный ответ

Вопрос 9

Каким образом оформляются и производятся измерения мегаомметром в электроустановках напряжением до 1000 В и вторичных цепях?

Работы проводятся в порядке текущей эксплуатацииНеправильный ответ
Работы проводятся по нарядуНеправильный ответ
Работы проводятся по распоряжению или по перечню работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатацииПравильный ответ

Вопрос 10

Что должен сделать работник, заметивший неисправности электроустановки или средств защиты?

В электроустановках напряжением до 1000 В
В электроустановках напряжением свыше 1000 В
В электроустановках напряжением до 10000 В
Во всех электроустановках

Для чего предназначены защитные каски?

Для защиты головы работающего от механических повреждений
Для защиты головы работающего от воды и агрессивных жидкостей
Для защиты головы работающего от поражения электрическим током при случайном касании токоведущих частей, находящихся под напряжением до 1000 В
Для защиты от всего перечисленного

Какие плакаты из перечисленных относятся к запрещающим?

Не включать! Работают люди.
Стой! Напряжение.
Не влезай! Убьет.
Осторожно! Электрическое напряжение.

Какие плакаты из перечисленных относятся к предупреждающим?

Не включать! Работают люди.
Работа под напряжением. Повторно не включать!
Заземлено.
Осторожно! Электрическое напряжение.

Какие плакаты из перечисленных относятся к указательным?

Не включать! Работают люди.
Работа под напряжением. Повторно не включать!
Заземлено.
Осторожно! Электрическое напряжение.

К какому виду плакатов безопасности относится плакат с надписью «Осторожно! Электрическое напряжение»?

К запрещающим
К предупреждающим
К предписывающим
К указательным

К какому виду плакатов безопасности относится плакат с надписью «Заземлено»?

К запрещающим
К предупреждающим
К предписывающим
К указательным

В каких электроустановках применяются указатели напряжения для проверки совпадения фаз?

В электроустановках напряжением до 1000 В
В электроустановках напряжением от 1 кВ до 32 кВ
В электроустановках напряжением от 6 до 110 кВ
В электроустановках напряжением от 10 до 220 кВ

Какие требования предъявляются к внешнему виду диэлектрических ковров?

Они должны быть с ровной поверхностью, разноцветные
Они должны быть с рифленой лицевой поверхностью, разноцветные
Они должны быть с рифленой лицевой поверхностью, одноцветные
Особых требований не предусмотрено

Какой фон должен быть у предупреждающего знака «Осторожно! Электрическое напряжение», который укрепляется на наружной двери трансформаторов?

Белый
Желтый
Фоном служит цвет двери трансформатора

Какой фон должен быть у предупреждающего знака «Осторожно! Электрическое напряжение», который наносится посредством трафарета на железобетонную опору ВЛ?

Белый
Желтый
Фоном служит цвет поверхности бетона

Тема 7. Правила освобождения пострадавших от электрического тока и оказания им первой доврачебной помощи

Какое специфическое действие на организм человека оказывает электрический ток?

Термическое (тепловое) действие
Механическое действие
Электролитическое (биохимическое) действие
Все перечисленные действия относятся к специфическим

Какой электрический ток опаснее для человека: постоянный или переменный?

Постоянный ток
Переменный ток
Любое воздействие опасно

Какие существуют основные «петли тока» — пути для прохождения электрического тока через тело человека?

Требования к средствам защиты, используемым в электроустановках. Правила пользования средствами защиты

1.Что из перечисленного не относится к основным изолирующим электрозащитным средствам для электроустановок напряжением до 1000 В?

· Диэлектрические галоши

· Изолирующие штанги всех видов

· Ручной изолирующий инструмен

2.Что из перечисленного не относится к дополнительным изолирующим электрозащитным средствам для электроустановок напряжением до 1000 В?

· Изолирующие колпаки, покрытия и накладки

· Электроизмерительные клещи

· Диэлектрические ковры и изолирующие подставки

· Лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые

3.Какие средства защиты относятся к основным изолирующим электрозащитным средствам для электроустановок напряжением выше 1000 В?

· Диэлектрические перчатки и боты

· Диэлектрические ковры и изолирующие подставки

В каких электроустановках применяются диэлектрические перчатки и основные требования к ним

Диэлектрические перчатки – это отличный способ защитить человека от поражения электрическим током. Они необходимы каждому рабочему, который, косвенно или напрямую, сталкивается с работой в электроустановках или электропроводкой. При этом работники должны знать в каких электроустановках применяются диэлектрические перчатки и как правильно их эксплуатировать.

Основные характеристики и назначение

Итак, в каких электроустановках необходимо надевать диэлектрические перчатки? Ответ – во всех! Главное различие лишь в том, что в установках для производства, трансформации и передачи электричества до 1000 вольт – это основное средство защиты рук, а при более высоком напряжении – дополнительное.

Классификация

Диэлектрические перчатки изготавливаются из специальной резины, которая имеет низкую проводимость электричества и хорошую пластичность. Они бывают следующими:

  • на пять и два пальца;
  • с наличием шва и бесшовные.
  • Требования к применению

    Как и с остальными средствами индивидуальной защиты рук, существуют определенные правила пользования диэлектрическими перчатками:

    • Одеваем СИЗ во всю длину и глубину, натягивая их на рукава верхней одежды.
    • Обращаем внимание на маркировку. Нам необходима Эв для установок с напряжением от 1000 В и выше и Эн – до 1000 В.
    • Общие требования к диэлектрическим перчаткам по длине – от 35 сантиметров и больше. Желательно, чтобы под них можно было надеть тканевые перчатки в условиях работы в холодное время года. По ширине они должны без проблем надеваться на верхнюю одежду, свободно сидеть и не доставлять дискомфорта.
    • Перед применением обязателен осмотр на наличие одиночных или множественных повреждений, грязи, влажности и колотых дыр (скручивайте диэлектрические перчатки в сторону пальцев).
    • Перед применением всегда необходимо проводить проверку на непроницаемость. Нужно наполнить перчатки воздухом и осмотреть на наличие разрывов, сквозных отверстий или трещин, которые могут послужить источником и причиной поражения электрическим током.
    • Нельзя подворачивать края диэлектрических перчаток. Хотите защитить руки от травмирования, ударов и порезов – выбирайте модели из кожи или брезента.
    • Советуют изредка промывать изделие в растворе с мылом или содой с дальнейшей просушкой.
    • Обращайте внимание на срок эксплуатации диэлектрических перчаток и каждые шесть месяцев проводите испытания на повышенное напряжение.

    Также со всеми рабочими необходимо проводить организационные мероприятия, во время которых рассказывать им информацию о том, в каких электроустановках применяют диэлектрические перчатки и другие обязательные правила эксплуатации. Проводя инструктаж, необходимо подчеркивать и уточнять, какой должна быть длина диэлектрических перчаток, как их следует носить и проверять.

Билет 4 ЭБ 141.4 Тестирование для аттестации в Ростехнадзоре на V группу допуска

Билет 4 ЭБ 141.4 Тестирование для аттестации в Ростехнадзоре на V группу допуска

ЭБ 141.4 Обучение и аттестация электротехнического и электротехнологического персонала по электробезопасности (V группа допуска)

   
Инструкция

  • Выберите один из вариантов в каждом из 10 вопросов;
  • Нажмите на кнопку «Показать результат»;
  • Скрипт не покажет результат, пока Вы не ответите на все вопросы;
  • Загляните в окно рядом с номером задания. Если ответ правильный, то там (+). Если Вы ошиблись, там (-).
  • За каждый правильный ответ начисляется 1 балл;
  • Оценки: менее 5 баллов — НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО, от 5 но менее 7.5 — УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО, 7.5 и менее 10 — ХОРОШО, 10 — ОТЛИЧНО;
  • Чтобы сбросить результат тестирования, нажать кнопку «Сбросить ответы»;
  1. В каких электроустановках применяют диэлектрические боты?
    В электроустановках напряжением до 1000 В
    В электроустановках напряжением свыше 1000 В
    В электроустановках напряжением до 10000 В
    Во всех электроустановках
  2. В каких электроустановках применяют диэлектрические галоши?
    В электроустановках напряжением до 1000 В
    В электроустановках напряжением свыше 1000 В
    В электроустановках напряжением до 10000 В
    Во всех электроустановках
  3. Какие плакаты относятся к предупреждающим?
    Не включать! Работают люди.
    Работа под напряжением. Повторно не включать!
    Заземлено.
    Осторожно! Электрическое напряжение.
  4. Какие плакаты относятся к запрещающим?
    Не включать! Работают люди.
    Стой! Напряжение.
    Не влезай! Убьет.
    Осторожно! Электрическое напряжение.
  5. Какие плакаты относятся к указательным?
    Не включать! Работают люди.
    Работа под напряжением. Повторно не включать!
    Заземлено.
    Осторожно! Электрическое напряжение.
  6. Как делятся электроустановки по условиям электробезопасности?
    Электроустановки напряжением до 1000 В и выше 1000 В
    Электроустановки напряжением до 10 кВ и выше 10 кВ
    Электроустановки напряжением до 380 В и выше 380 В
    Электроустановки напряжением до 1000 В и выше 10000 В
  7. На кого распространяются Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок?
    На работников промышленных предприятий, в составе которых имеются электроустановки
    На работников организаций независимо от форм собственности и организационно-правовых форм и других физических лиц, занятых техническим обслуживанием электроустановок, проводящих в них оперативные переключения, организующих и выполняющих строительные, монтажные, наладочные, ремонтные работы, испытания и измерения
    На работников организаций, занятых техническим обслуживанием электроустановок
    На работников всех организаций независимо от формы собственности, занятых техническим обслуживанием и выполняющих в них строительные, монтажные и ремонтные работы
  8. Какой персонал относится к неэлектротехническому?
    Персонал, осуществляющий оперативное управление и обслуживание электроустановок (осмотр, оперативные переключения, подготовку рабочего места, допуск и надзор за работающими, выполнение работ в порядке текущей эксплуатации)
    Ремонтный персонал, специально обученный и подготовленный для оперативного обслуживания в утвержденном объеме закрепленных за ним электроустановок
    Персонал, обеспечивающий техническое обслуживание и ремонт, монтаж, наладку и испытание электрооборудования
    Персонал, не попадающий под определение «электротехнического», «электротехнологического» персонала
    Персонал, на которого возложены обязанности по организации технического и оперативного обслуживания, проведения ремонтных, монтажных и наладочных работ в электроустановках
  9. Какой персонал относится к административно-техническому?
    Персонал, осуществляющий оперативное управление и обслуживание электроустановок (осмотр, оперативные переключения, подготовку рабочего места, допуск и надзор за работающими, выполнение работ в порядке текущей эксплуатации)
    Ремонтный персонал, специально обученный и подготовленный для оперативного обслуживания в утвержденном объеме закрепленных за ним электроустановок
    Персонал, обеспечивающий техническое обслуживание и ремонт, монтаж, наладку и испытание электрооборудования
    Руководители и специалисты, на которых возложены обязанности по организации технического и оперативного обслуживания, проведения ремонтных, монтажных и наладочных работ в электроустановках
    Персонал, на которого возложены обязанности по организации технического и оперативного обслуживания, проведения ремонтных, монтажных и наладочных работ в электроустановках
  10. Какое напряжение должно применяться для питания переносных (ручных) светильников, применяемых в помещениях с повышенной опасностью?
    Не выше 12 В
    Не выше 42 В
    Не выше 50 В
    Не выше 127 В



    

 

Электрические свойства диэлектрика с множественным выбором вопросов и ответов (MCQ)

Электрические свойства диэлектрика с множественным выбором вопросов и ответов (MCQ), электрические свойства диэлектрических ответов в викторине PDF, тест 1 по теории электромагнитного поля для изучения онлайн-курсов с сертификатами. Научитесь изучать материалы под микроскопом MCQ, вопросы викторины «Электрические свойства диэлектрика» и ответы на них для поступления и теста на получение стипендии. Изучите изучение материалов под микроскопом, сегнетоэлектриков, производства электрической поляризации, электрических и магнитных диполей, профессионального тестирования неполярных диэлектрических материалов для онлайн-инженерных колледжей.

«Когда электрическое поле применяется к неполярному или полярному диэлектрическому материалу, на нижней поверхности существует сетка« Вопросы с множественным выбором »(MCQ) по электрическим свойствам диэлектрика с вариантами выбора : плотность отрицательного заряда, плотность положительного заряда, нейтральный заряд. плотность и плотность без заряда для онлайн-приема в среднюю школу и колледж. Практический оценочный тест на рабочие места, онлайн-обучение с микроскопическим анализом материалов для зачисления в онлайн-среднюю школу и колледж.

MCQ по электрическим свойствам диэлектрика. Викторина 1 Скачать книгу в формате PDF

MCQ: Когда электрическое поле применяется к неполярному или полярному диэлектрическому материалу, на нижней поверхности возникает сетка

  1. Плотность положительного заряда
  2. плотность отрицательного заряда
  3. плотность нейтрального заряда
  4. без плотности заряда

MCQ: Класс диэлектрического материала, который демонстрирует петлю гистерезиса поляризации в зависимости от электрического поля, обозначается как

.

  1. сегнетоэлектрики
  2. электр.
  3. ферриты
  4. диполь

MCQ: Материал обладает электрической поляризацией, в которой отсутствие приложенного поля и благодаря своей структуре обладают

  1. постоянный дипольный момент
  2. временный дипольный момент
  3. постоянный магнит
  4. временный магнит

MCQ: в проводниках противоположные заряды разделены

  1. диэлектрик
  2. изолятор
  3. микроскопические расстояния
  4. большие расстояния

MCQ: в отсутствие приложенного электрического поля в неполярных диэлектрических материалах заряды усредняются таким образом, что

  1. противоположные заряды складываются между собой
  2. противоположные заряды взаимно компенсируют друг друга
  3. одинаковых зарядов складываются между собой
  4. одинаковых зарядов отталкивают друг друга

Влияние диэлектрика на емкость — учебный материал для IIT JEE

  • Полный курс физики — 11 класс
  • ПРЕДЛАГАЕМАЯ ЦЕНА: рупий.2 968

  • Просмотр подробностей

 

Что такое диэлектрик?

Диэлектрики — это непроводящие вещества, которые являются изоляционными материалами и плохо проводят электрический ток.Диэлектрические материалы могут удерживать электростатический заряд, рассеивая при этом минимальную энергию в виде тепла. Примеры диэлектрика: Mica , Plastics , Glass , Porcelain и различные оксиды металлов , и даже сухой воздух также является примером диэлектрика.

Рисунок 1.1 Диэлектрический конденсатор

Что такое диэлектрическая постоянная?

В конденсаторе с параллельными пластинами, когда диэлектрическая пластина помещается между двумя пластинами, отношение напряженности приложенного электрического поля к напряженности уменьшенного значения конденсатора электрического поля называется диэлектрической постоянной, то есть:

K = E o / E

K — диэлектрическая проницаемость

E 0 больше или равно E

Где E o диэлектрик

И поле нетто

Чем больше диэлектрическая проницаемость, тем больше заряда может сохраняться.Полное заполнение пространства между пластинами конденсатора диэлектриком увеличивает емкость на коэффициент диэлектрической проницаемости:

C = KC o , где C o — емкость без диэлектрика между пластинами.

Влияние диэлектрика на емкость

Диэлектрики обычно помещают между двумя пластинами конденсаторов с параллельными пластинами. Они могут полностью или частично занимать область между пластинами.

Когда диэлектрик помещается между двумя пластинами конденсатора с параллельными пластинами, он поляризуется присутствующим электрическим полем. Плотности поверхностных зарядов считаются как σ p и — σ p .

Когда диэлектрик полностью помещен между двумя пластинами конденсатора, его диэлектрическая проницаемость увеличивается по сравнению с вакуумным значением.

Рисунок 1.2 Диэлектрик, помещенный между двумя пластинами

Электрическое поле внутри конденсатора определяется

Итак,

А,

Ɛ — диэлектрическая проницаемость вещества.

Разница потенциалов между пластинами равна

Для линейных диэлектриков

Где k — диэлектрическая проницаемость вещества

K = 1 иначе,

Как диэлектрик увеличивает емкость конденсатора?

Электрическое поле между пластинами конденсатора с параллельными пластинами прямо пропорционально емкости C конденсатора. Напряженность электрического поля уменьшается из-за присутствия диэлектрика, и если общий заряд на пластинах остается постоянным, то уменьшается разность потенциалов на пластинах конденсатора.

Таким образом, диэлектрик увеличивает емкость конденсатора.

Рисунок 1.3 Параллельно-пластинчатый конденсатор с диэлектриком

Проба

Рассмотрим следующую схему

Рис. 1.4 диэлектрик между двумя конденсаторами

Диэлектрическая поляризация

Когда к диэлектрическому материалу прикладывают внешнее электрическое поле, его поведение может быть определено и известно как Диэлектрическая поляризация , что можно понять по смещению зарядов (положительных и отрицательных) при приложении электрического поля

Основная задача диэлектрической поляризации — связать макроскопические свойства с микроскопическими свойствами.Где макроскопические свойства могут быть от диэлектрической постоянной до поляризуемости

Поляризация возникает под действием электрического поля или других внешних факторов, таких как механическое напряжение в случае пьезоэлектрических кристаллов (пьезоэлектрические кристаллы — это те твердые материалы, которые накапливают в них электрический заряд). Диэлектрическая поляризация может также возникать спонтанно в пироэлектрических кристаллах, особенно в сегнетоэлектриках (сегнетоэлектричество — это свойство некоторых материалов, которые имеют спонтанную электрическую поляризацию, которую можно обратить на противоположную путем приложения внешнего электрического поля).

1.5 Диэлектрическая поляризация

Вставка диэлектрика в конденсатор

Когда диэлектрический материал вводится между пластинами А, когда диэлектрический материал помещается между пластинами конденсатора с параллельными пластинами, то из-за поляризации зарядов по обе стороны от диэлектрика он создает собственное электрическое поле, которое действует в направлении противоположно полю из-за источника.

Это делает чистый электрический поток равным нулю.Этот эффект приводит к появлению емкости.

Влияние диэлектрика на пластины при постоянном напряжении или заряде

Вставка диэлектрика между пластинами конденсатора при постоянном напряжении или заряде имеет тот же эффект, что и отношение заряда к напряжению.

Рисунок 1.6 Влияние диэлектрика на пластины, когда напряжение или заряд остаются постоянными

Что диэлектрик делает с конденсатором?

Диэлектрики часто называют Изоляторы , когда изолятор помещен между двумя пластинами конденсатора.

Сторона изолятора, ближайшая к положительной пластине, будет отрицательной, а сторона, ближайшая к отрицательной пластине, будет положительной.

Чистое поле внутри конденсатора и разность потенциалов на конденсаторе уменьшаются, когда электрическое поле от заряда пластин конденсатора компенсируется электрическим полем поляризованного диэлектрика. Конденсатору требуется больший заряд, чтобы вернуться к своему первоначальному потенциалу разница.

Чистый эффект диэлектрика заключается в увеличении количества заряда, который конденсатор может хранить при заданной разности потенциалов.Весь смысл использования конденсатора заключается в накоплении заряда, поэтому придумать способ накопить больше заряда при том же количестве усилий — это хорошо.

Добавление диэлектрика в конденсатор

Добавление диэлектрика к конденсатору увеличивает емкость в K и

раз.

  • Заряд конденсатора увеличивается, когда напряжение остается постоянным, и

  • Если конденсатор отключен, то есть заряд остается постоянным, потенциал на конденсаторе будет уменьшаться.

Емкость параллельного пластинчатого конденсатора

Емкость конденсатора с параллельными пластинами зависит от:

  • Расстояние d между двумя пластинами

  • Область A между пластинами

  • Согласно закону Гаусса электрическое поле можно записать как

Поскольку мы знаем, что емкость определяется как V = Q / C, поэтому емкость можно переписать как

Когда пластины расположены очень близко, и , площадь пластин большая , мы получаем максимальную емкость .

Емкость параллельного пластинчатого конденсатора при установке диэлектрической пластины

Рис. 1.7 диэлектрик, расположенный между двумя электродами

На двух пластинах микроскопический дипольный момент материала будет экранировать заряды. Таким образом, изменится эффект диэлектрического материала, который вставлен между двумя пластинами. Материалы имеют проницаемость , которая задается относительной проницаемостью K

Таким образом, емкость определяется как:

Емкость конденсатора с параллельными пластинами может быть увеличена путем введения диэлектрика между пластинами, поскольку диэлектрик имеет проницаемость k, которая больше 1.K также иногда называют диэлектрической постоянной .

Емкость при наличии диэлектрика

1. Когда диэлектрик полностью заполнен между пластинами

Когда пространство между двумя пластинами полностью заполнено диэлектриком, то относительная проницаемость er,

C 0 = C x e r

2. Когда диэлектрик частично заполнен между пластинами

Когда в конденсаторе с параллельными пластинами, пространство между пластинами частично заполнено воздухом и частично другим веществом, его емкость можно рассчитать.

Пусть существует конденсатор с параллельными пластинами, в котором среда между параллельными пластинами состоит в основном из воздуха и частично из другого вещества.

Дополнительная информация

Влияние диэлектриков на емкость

Особенности курса

  • 101 Видео-лекции
  • Примечания к редакции
  • Документы за предыдущий год
  • Интеллектуальная карта
  • Планировщик исследования
  • Решения NCERT
  • Обсуждение Форум
  • Тестовая бумага с видео-решением

(.5) | Pandia.ru

. ,,,.

,:. ,. ,. ,. ; . .

,; . ; :, 1000.

, г. : 0,5 2000. ,. , -40.

. . .

УПРАЖНЕНИЯ

А

Найдите правильный вариант. Помните:

1. используется конденсатор

а) до напряжения питания

б) для увеличения выходного напряжения

в) для хранения энергии

2.основные части конденсатора

а) только изоляторы

б) только металлические пластины

в) металлические пластины и изоляторы между ними

3. Назначение изоляторов

а) для хранения энергии

б) для изоляции металлических пластин

c) для предотвращения короткого замыкания между металлическими пластинами

4. Емкость конденсатора зависит от

а) размер тарелок

б) расстояние между пластинами

в) материал изоляторов

5.емкость постоянного конденсатора

а) постоянная

б) варьируется

6. обкладки переменного конденсатора

а) можно перемещать

б) нельзя перемещать

7. Для зарядки конденсатора применяется источник напряжения

а) к металлическим пластинам

б) к изоляторам

8. Чем больше расстояние между пластинами

а) чем больше емкость конденсатора

б) чем меньше емкость

9.конденсаторы переменной емкости

а) воздушные изоляторы

б) бумажные изоляторы

в) керамические изоляторы

10

Конденсаторы электролитные

имеют

а) очень низкая производительность

б) очень большой емкости

11. В случае неисправности конденсатора

а) эксплуатирует

б) перестает работать

В

Заканчивайте предложения словами с противоположным значением:

И.Пластины конденсатора постоянной емкости нельзя перемещать для изменения емкости. 2. Емкость переменного конденсатора варьируется. 3. Электролитические конденсаторы изменяют свою емкость при изменении температуры …. 4. Чем меньше расстояние между пластинами, тем больше емкость … …. 5. Если у конденсатора нет проблем, он накапливает энергию.

С

Ответьте на следующие вопросы:

I. Для чего нужен конденсатор? 2. Каковы основные части конденсатора? 3.Какова функция изоляторов? 4. От чего зависит емкость конденсатора? 5. В чем разница между конденсатором постоянной емкости и конденсатором переменной емкости? 6. Что нужно сделать, чтобы заменить конденсатор? 7. Какая связь между значением емкости и расстоянием между пластинами? 8. Изоляторы какого типа имеют переменные конденсаторы? 9. Что делать в случае неисправности конденсатора?

А

2 -; 3 — б,; 4 — б; 5 — а; 6 — а; 7 — а; 8 — б; 9 — а; 10 — б; 11 — Jb.

1. переменный ход

2. фиксированная не меняется

3. бумагу не менять

4. чем больше, тем меньше

5. не имеет магазина

С

1. для хранения электроэнергии

2. металлические пластины и изоляторы

3. для изоляции металлических пластин

4. напряжение, размер пластин и их количество, расстояние между пластинами, материал

изолятора

5.фиксированная — емкость не меняется; переменная — изменяется

6. заменить изолятор

7. чем больше расстояние, тем меньше вместимость

8. воздушные изоляторы

9. Заменить.

Урок 8

ПРОВОДНИКИ И ИЗОЛЯТОРЫ

ПРОВОДНИКИ

серебристый

широко

медь

уменьшение

коэффициент

звоните

дешево

жилы

так что

медные жилы

Проводники — это материалы с низким сопротивлением, поэтому ток легко проходит через них.Чем ниже сопротивление материала, тем больше тока может пройти через него.

Самыми распространенными проводниками являются металлы, а лучшие из них — серебро и медь. Преимущество меди в том, что она намного дешевле серебра. Таким образом, медь широко используется для изготовления проводов. Одна из общих функций проводников — подключение источника напряжения к сопротивлению нагрузки. Поскольку проводники из медной проволоки имеют очень низкое сопротивление, в них создается минимальное падение напряжения.Таким образом, все приложенное напряжение может создавать ток в сопротивлении нагрузки.

Следует учитывать, что большинство материалов меняют значение сопротивления при изменении температуры.

Металлы повышают свое сопротивление при повышении температуры, тогда как углерод снижает свое сопротивление при повышении температуры. Таким образом, металлы имеют положительный температурный коэффициент сопротивления f, а углерод — отрицательный температурный коэффициент. Чем меньше температурный коэффициент или чем меньше изменение сопротивления при изменении температуры, тем совершеннее материал сопротивления.

,,. ,.

, г. ,. ,. . . . ,. ,.

, г.

, г. ,,. ,.

УПРАЖНЕНИЯ

I. Ответьте на следующие вопросы:

I. О чем текст? 2. Какие материалы называют проводниками? 3. В чем преимущество меди перед серебром? 4. Какова наиболее распространенная функция проводников? 5.Почему в медных проводниках возникает минимальное падение напряжения? 6. Какая связь между значением сопротивления и температурой углерода?

Я

1. проводники

2. с низким сопротивлением

3. намного дешевле

4. для подключения источника напряжения к нагрузке сопротивлением

5. у них очень низкое сопротивление

6. Углерод снижает свое сопротивление при повышении температуры.

ИЗОЛЯТОРЫ

сложность

сделать что-то сделать что-то

что-то

резина

Материалы с очень высоким сопротивлением называются изоляторами.Ток через изоляторы проходит с большим трудом.

Наиболее распространены изоляторы воздушные, бумажные, резиновые, пластмассовые.

Любой изолятор может проводить ток, если к нему приложено достаточно высокое напряжение. К изоляторам необходимо приложить токи большой силы, чтобы они стали проводящими. Чем выше сопротивление изолятора, тем больше должно быть приложенное напряжение.

Воздушные зазоры и расстояния утечки в электрических распределительных щитах низкого напряжения

В первом посте этой серии подробно описаны причины введения стандарта IEC 61439, а во втором посте рассматриваются номинальные токи защитных устройств.Соблюдение стандарта и выполнение его руководящих принципов помогает гарантировать, что электрические распределительные щиты и панели низкого напряжения работают должным образом. Это повышает электрическую безопасность и снижает вероятность нарушения непрерывности обслуживания, тем самым сокращая время простоя и связанные с этим расходы. Для проектировщиков это способ построить бизнес — путем выбора более надежного оборудования, системы или узла.

В этом посте я собираюсь обрисовать причины, почему и как вы должны соблюдать зазоры и пути утечки.Это важно для доступности электроэнергии — жизненно важного вопроса, на который влияют местные условия во всем мире. В Индии, например, к сожалению, отключение электроэнергии затронуло 670 миллионов человек.

Перебои в электросети могут быть вызваны авариями, молнией или другими факторами. Обеспечение минимальных зазоров и путей утечки, требуемых стандартом, позволяет избежать проблем с номинальным напряжением и перенапряжением, например:

  • Зажигание электрической дуги — предотвращение критически важно для уменьшения вспышки дуги
  • Снижение изоляционных свойств
  • Повреждение соединения

Прежде чем мы перейдем к тому, как вы можете удовлетворить эти требования, давайте определим термины:

  • Зазоры — кратчайшее расстояние между двумя токопроводящими частями, указанное для номинального напряжения и перенапряжения
  • Расстояния утечки — кратчайшее расстояние по поверхности изоляционного материала между двумя проводящими частями, указанное для нормального использования и измененное условиями окружающей среды, такими как степень загрязнения окружающей среды

Раздел 10.4 IEC 61439 предоставляет список, упомянутый в IEC 60664-1, основной публикации по безопасности «Координация изоляции оборудования в низковольтных системах». Здесь показаны минимальные зазоры и пути утечки по номинальному или номинальному напряжению и перенапряжению или номинальному импульсному выдерживаемому напряжению при различных уровнях загрязнения. Степень загрязнения составляет от 1 до 4 в стандарте, а для панели или распределительного щита, установленного в промышленной зоне, степень загрязнения определяется как 3.

Например, предположим, что номинальное напряжение (Ui) составляет 1000 В, а категория перенапряжения — III.Тогда номинальное импульсное напряжение (Uimp) составляет 8000 В согласно таблице F.1 стандарта IEC 60664-1.

При таком импульсном напряжении (8000 В) и степени загрязнения 3 (промышленная среда) минимальный зазор должен составлять 8 мм, как показано в таблице 1.

IEC 61439 предлагает производителям панелей выполнять плановую проверку зазоров и путей утечки. При соблюдении проектных расстояний производитель панелей получает гарантию рабочих характеристик практически для всех типов перенапряжений и ограничений окружающей среды при установке.Кроме того, согласно IEC 61439-1, раздел 10.11, оригинальный производитель должен убедиться, что зазоры или пути утечки соответствуют стандарту даже после испытания на короткое замыкание.

Использование стандартных методов для проектирования и тестирования распределительного щита позволяет избежать таких проблем, как диэлектрическое повреждение, уменьшение пути утечки или зазоров, а также других рисков электрической безопасности. В тех редких случаях, когда поблизости ударяет молния, это может значительно увеличить риск перенапряжения в сети.Однако также важно знать, что простое действие по включению и выключению оборудования, которое является обычным явлением в большинстве зданий, аналогичным образом может вызвать перенапряжение. Поэтому очень важно выбрать правильную конструкцию, чтобы обеспечить электробезопасность. Так будет, если ваша панель соответствует стандарту.

Однако, как видно из приведенного выше примера, где минимальный зазор был рассчитан равным 8 мм, проверка соответствия стандарту не всегда является легким или простым процессом.Требуется несколько шагов, а также поиск значений в различных таблицах.

Сертификация третьей стороной, преимущество IEC 61439 по сравнению с предыдущими стандартами, может помочь в этом. Благодаря такой сертификации специалисты по спецификациям могут быть уверены, что то, что поступает от поставщиков компонентов распределительных щитов и оригинальных производителей, реализует рекомендации стандарта. В результате дизайнеры могут сосредоточиться на других частях проекта, при этом будучи уверенными, что получившаяся система будет работать так, как должна сейчас, и будет продолжать работать до конца своего жизненного цикла.

Schneider Electric имеет в своем каталоге полный ассортимент главных и распределительных шин, сборных соединений и распределительных блоков, а также правила проектирования. В следующем посте этой серии мы рассмотрим изоляционный материал и способы подтверждения его качества

.

В чем разница между электронными и электрическими устройствами?

  1. Образование
  2. Наука
  3. Электроника
  4. В чем разница между электронными и электрическими устройствами?

Дуг Лоу

Когда в 1883 году была изобретена электроника, электрические устройства существовали уже по крайней мере 100 лет.Например:

  • Первые электрические батареи были изобретены человеком по имени Алессандро Вольта в 1800 году. Вклад Вольта настолько важен, что в его честь назван обычный Вольт. (Есть некоторые археологические свидетельства того, что древняя Парфянская империя, возможно, изобрела электрическую батарею во втором веке до нашей эры, но если это так, то мы не знаем, для чего они использовали свои батареи, и их изобретение было забыто на 2000 лет.)

  • Электрический телеграф был изобретен в 1830-х годах и популяризирован в Америке Сэмюэлем Морсом, который изобрел знаменитую азбуку Морзе, используемую для кодирования алфавита и цифр в серии коротких и длинных щелчков, которые можно было передавать по телеграфу.В 1866 году через Атлантический океан был проложен телеграфный кабель, обеспечивающий мгновенную связь между Соединенными Штатами и Европой.

Все эти устройства, а также многие другие распространенные устройства, которые все еще используются сегодня, такие как лампочки, пылесосы и тостеры, известны как электрические устройства . Так в чем именно разница между электрическими устройствами и электронными устройствами ?

Ответ заключается в том, как устройства манипулируют электричеством для выполнения своей работы.Электрические устройства берут энергию электрического тока и простыми способами преобразуют ее в другую форму энергии — скорее всего, свет, тепло или движение. Нагревательные элементы тостера превращают электрическую энергию в тепло, чтобы вы могли сжечь тост. А двигатель вашего пылесоса превращает электрическую энергию в движение, которое приводит в действие насос, который высасывает подгоревшие крошки из вашего ковра.

Напротив, электронные устройства делают гораздо больше. Вместо того, чтобы просто преобразовывать электрическую энергию в тепло, свет или движение, электронные устройства предназначены для управления самим электрическим током, чтобы заставить его делать интересные и полезные вещи.

Это самое первое электронное устройство, изобретенное в 1883 году Томасом Эдисоном, манипулировало электрическим током, проходящим через лампочку, таким образом, что позволило Эдисону создать устройство, которое могло бы контролировать напряжение, подаваемое на электрическую цепь, и автоматически увеличивать или уменьшать напряжение, если оно стал слишком низким или слишком высоким.

Одно из самых распространенных действий электронных устройств — это управление электрическим током таким образом, чтобы добавить к нему значимую информацию.Например, аудиоэлектронные устройства добавляют звуковую информацию к электрическому току, чтобы вы могли слушать музыку или разговаривать по мобильному телефону. А видеоустройства добавляют изображения к электрическому току, поэтому вы можете смотреть отличные фильмы, пока не выучите каждую строчку наизусть.

Имейте в виду, что различия между электрическими и электронными устройствами немного размыты. То, что раньше было простыми электрическими устройствами, теперь часто включает в себя некоторые электронные компоненты. Например, в вашем тостере может быть электронный термостат, который пытается поддерживать температуру, необходимую для приготовления идеальных тостов.

И даже в самых сложных электронных устройствах есть простые электрические компоненты. Например, хотя пульт дистанционного управления вашего телевизора представляет собой довольно сложное маленькое электронное устройство, он содержит батареи, которые представляют собой простые электрические устройства.

Об авторе книги

У Дуга Лоу все еще есть набор экспериментатора электроники, который дал ему отец, когда ему было 10 лет. Хотя он стал программистом и написал книги по различным языкам программирования, Microsoft Office, веб-программированию и ПК (в том числе 30+ книг для чайников), Дуг никогда не забывал свою первую любовь: электронику.

Электрическая диагностика диэлектрических барьерных разрядов

1. Введение

Диэлектрические барьерные разряды при атмосферном давлении (ДБР) имеют множество промышленных применений из-за присущей им простоты и умеренных условий эксплуатации и остаются предметом научных исследований. Схема DBD показана на рисунке 1 вместе с изображением характеристик тока и напряжения во времени. При пробое газа в зазоре диэлектрик предотвращает переход к сильноточному дуговому разряду, который в противном случае возник бы между двумя открытыми металлическими электродами.Хотя пространственно однородный разряд в DBD может быть достигнут при определенных условиях [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7], в большинстве случаев будет развиваться нитевидный разряд [8]. Поскольку филаменты характеризуются высокой локальной электронной плотностью до 10 15 см −3 и сильными электрическими полями до 10 5 В / см, именно эти волокна определяют химию плазмы [9, 10, 11]. Нити являются самоограничивающимися, поскольку они заряжают поверхность диэлектрика и локально сводят на нет напряжение промежутка, пока не произойдет затухание в течение 10 -7 с.Нити не только распространяются по поверхности, но и возникают в течение длительного периода времени. Если, например, DBD управляется синусоидальным внешним напряжением с частотой 100 кГц, нити воспламеняются в течение периода ≈3 мкс в каждом полупериоде на многих различных этапах внешнего напряжения [12].

Рис. 1.

Схема DBD с одним электродом, покрытым диэлектриком. Справа приведены вольт-амперные характеристики. Хотя плазму можно электрически моделировать как имеющую непрерывный ток и постоянное напряжение на зазоре Ub во время разряда, в действительности плазма состоит из нитей длительностью <10-7 секунд, разделенных в пространстве и времени.

Для многих приложений DBD очень желательно знать мощность, рассеиваемую при разряде, например для газовых конверсионных или плазменных актуаторов. Так называемый «конденсаторный метод», как правило, является наиболее точным средством измерения мощности плазмы, а также позволяет более детально определять электрические характеристики реактора. Например, среднее напряжение газового промежутка, при котором зажигаются нити (или любая плазма DBD в целом), может быть определено с большой точностью с помощью электрической диагностики в сочетании с подходящей моделью эквивалентной схемы.Это напряжение зажигания имеет тенденцию быть постоянным и здесь называется «напряжением горения» Ub , как показано на рисунке 1. Напряжение горения Ub обеспечивает измерение (уменьшенного) электрического поля в плазме DBD и составляет очень актуален для оценки плазмохимии, происходящей в реакторе [11, 13]. Наряду с крупномасштабными разрядами отдельные нити также были предметом исследования, как экспериментально [10, 14, 15, 16], так и при моделировании [9, 10, 17, 18].В этом отношении электрическая диагностика идеально подходит для оценки взаимосвязи между крупномасштабными разрядами из нескольких нитей и компьютерным моделированием отдельных нитей.

В этой главе представлен обзор электрической диагностики для DBD с акцентом на методы измерения напряжения заряда (Q-V). Особое внимание уделяется настройке измерений Q-V, выявлению систематических ошибок и выполнению углубленного анализа результатов для получения свойств реактора. Кроме того, представлены методы Q-V для изучения отдельных волокон и распределения волокон.

2. Диаграммы заряд-напряжение в DBD

Диаграмма заряд-напряжение (QV) или фигура Лиссажу получается путем построения графика XY напряжения В ( t ) на электродах реактора DBD относительно зарядите Q ( т ) на конденсаторе монитора. Напряжение на электродах реактора предпочтительно измеряется с помощью калиброванного высоковольтного зонда (обычно с затуханием 1000: 1), подключенного как можно ближе к электродам 1 .Контрольный конденсатор емкостью см расположен между реактором и землей, и напряжение на нем измеряется стандартным (ослабление 10: 1) пробником осциллографа. Мгновенное напряжение Vm ( t ) на конденсаторе может быть преобразовано в мгновенный заряд на конденсаторе Q ( t ), применив соотношение в формуле. (1). Схема, показывающая типичную экспериментальную установку для создания диаграммы Q-V, показана на рисунке 2.

Qt = CmVmtE1

Рис. 2.

Базовая экспериментальная схема системы, используемой для генерации диаграммы Q-V с использованием диэлектрического барьерного разряда (DBD) или реактора с уплотненным слоем (PBR).

2.1 Идеальные диаграммы QV

Идеальная диаграмма QV может быть определена как имеющая форму параллелограмма, как показано на рисунке 3. В реальном DBD могут быть некоторые отклонения от этой идеальной формы, несколько случаев для которых обсуждаются в разделе 3. Однако общие принципы анализа одинаковы для всех диаграмм QV.Диаграммы Q-V в форме параллелограмма представляют собой простейший случай, когда фазы разряда плазменного реактора четко различимы по различным отрезкам линий (AB, BC, CD и DA на рисунке 3). Для понимания формы QV-диаграммы и получения из нее свойств разряда требуется эквивалентная электрическая схема, простейший случай которой изображен на рисунке 4. Если мы рассмотрим DBD с параллельными пластинами в течение полного цикла приложенного напряжения, то есть две фазы «выключения плазмы» (AB и CD на рис. 3) и две фазы «включения плазмы» (BC и DA на рис. 3).Во время «выключения плазмы» или емкостной фазы реактор ведет себя как два последовательно соединенных конденсатора. Эти емкости обусловлены тем, что диэлектрический слой Cdiel и разрядный газовый зазор Cgap могут сохранять заряд либо от приложенного напряжения, либо от зарядов, накопленных плазменным разрядом. Общая емкость «ячейки DBD», Ccell , этих двух элементов определяется с помощью законов Кирхгофа, что дает:

1Ccell = 1Cdiel + 1CgapE2

Рисунок 3.

Идеальная Q-V диаграмма с характерной формой параллелограмма. Сегменты «Плазма выключена» окрашены в красный цвет, а сегменты «Плазма включена» — в зеленый. Стрелки в зеленых сегментах указывают направление времени. Символы обсуждаются в основном тексте.

Рис. 4.

Простейшая эквивалентная электрическая схема, соответствующая идеальному DBD. Обратите внимание, что конденсатор монитора с емкостью Cm не показан в этой схеме, поскольку предполагается, что он оказывает незначительное влияние на электрические характеристики DBD.

Обратите внимание, что если оба металлических электрода покрыты диэлектриком или если в реакторе DBD последовательно обнаружены несколько газовых промежутков, эквивалентная схема реактора может быть уменьшена до схемы, изображенной на рисунке 4, где эквивалентные емкости для обоих Cdiel и Cgap можно найти, применяя аналогичное обратное сложение, как в уравнении. (2).

Емкости Ccell и Cdiel могут быть получены из формы идеальной диаграммы Q-V. 2 Помня, что C = d Q / d V , мы можем видеть, что градиенты линий AB, BC, CD и DA на рисунке 3 соответствуют постоянным емкостям. Линии AB и CD диаграммы Q-V соответствуют емкостной фазе (т.е. «плазма выключена»), где градиент равен Ccell . Это можно сделать из эквивалентной схемы на фиг. 4, поскольку при отсутствии плазмы в зазоре ток может течь только через емкостные элементы Cdiel и Cgap .

И наоборот, градиент линий BC и DA, соответствующий фазе разряда (т.е. «плазма включена»), обычно обозначается как Cdiel [19]. Это часто (качественно) объясняется тем, что микроразряды «перекрывают разрыв», таким образом отрицая член Cgap , так что Ccell = Cdiel в уравнении. (2). Однако такая точка зрения подразумевает, что падение напряжения на газовом промежутке Ugap мгновенно падает до нуля, как только где-то в промежутке зажигается даже один микроразряд.Причины этого не сразу очевидны при осмотре рисунка 4 и обнаруживаются только после исследования электрического поведения разряда в эквивалентной схеме.

Обратите внимание, что если в течение полного цикла приложенного напряжения В ( t ) не произойдет никакого разряда (например, если амплитуда напряжения слишком мала для пробоя газа), линии AB и CD будет перекрываться и пересекать начало координат на графике QV. Тот факт, что AB и CD создают противоположные смещения на оси Q- при разряде, обусловлен отложением зарядов на диэлектрической поверхности (ах) плазмой.В терминах эквивалентной схемы изменяющееся во времени (и усредненное по поверхности) напряжение на емкости промежутка Ugap ( t ), а также напряжение на диэлектрической емкости Udiel ( t ) = V ( t ) — Ugap ( t ), становятся значительно модулированными и сдвинутыми по фазе относительно приложенного напряжения V ( t ), как схематически изображено в верхнем правом углу -сторона рисунка 1.Обратите внимание на используемое здесь соглашение, где измеряемые извне напряжения обозначаются как В , а внутренние падения напряжения обозначаются как U (которые косвенно выводятся путем моделирования электрического поведения реактора).

2.2 Подробный анализ эквивалентной схемы

Во время фазы включения плазмы газовый зазор в реакторе содержит переменную проводящую среду, которая часто представлена ​​зависимым от времени резистором R ( t ) , размещены параллельно Cgap [20].Так как этот подход требует, чтобы R ( t ) было бесконечным до момента непосредственно перед фазой включения плазмы, и не учитывает возможность индуктивного элемента в разряде, предпочтительно представлять разряд как элемент «черный ящик». , через который протекает плазменный ток iplasma ( t ) за счет напряжения Ugap ( t ) на зазоре [21]. В любом случае плазменный ток передает заряд через разрядный промежуток с поверхности электрода с металлическим или диэлектрическим покрытием на противоположную поверхность диэлектрического электрода.Как подробно описано в [21], плазменный ток iplasma ( t ) и напряжение промежутка Ugap ( t ) для эквивалентной схемы на Рисунке 4 определяются как:

iplasmat = 11 − Ccell / CdieldQtdt− CcelldVtdtandE3

Ugapt = Vt − 1CdielQt.E4

Ур. (3) и (4) показывают, как ток и напряжение для элемента «черный ящик» могут быть получены из измеряемых величин Ccell , Cdiel , Q ( t ) и V ( t ), без каких-либо априорных предположений относительно электрического поведения плазмы.Член в скобках в формуле. (3) состоит из измеренного извне тока, d Q ( t ) / d t = i ( t ), из которого емкостный ток, Ccell · d V ( t ) / d t вычитается. Этот последний член часто ошибочно называют током смещения DBD. Истинный ток смещения, определяемый как idisplacement ( т ) = i ( т ) — iplasma ( т ), может сильно отличаться из-за предварительного фактора 1 / (1−). Ccell / Cdiel ) в уравнении.(3). Пренебрежение этим предварительным фактором может привести к недооценке iplasma ( т ) и завышению idisplacement ( т ), особенно в реакторах, где соотношение Cgap / Cdiel ≫ 0,01. Физически этот предварительный фактор обусловлен электрической энергией, накопленной в Cgap до зажигания разряда, которая впоследствии отводится через плазму и приводит к усилению тока плазмы во время разряда.

Модель эквивалентной схемы неявно предполагает пространственно однородный разряд, так что напряжение зазора Ugap ( t ), описываемое уравнением.(4), всегда является средним по площади поверхности ДБР. Об этом стоит помнить при интерпретации результатов на уровне отдельных микроразрядов, но, безусловно, достаточно для описания усредненных по реактору свойств, возникающих в результате большого количества нитевидных микроразрядов. Поведение Ugap ( t ) может выявить важную особенность эквивалентной схемы на рисунке 4 после решения для Q ( t ) и дифференцирования относительно V ( t ):

dQtdVt = Cdiel1-dUgaptdVt.E5

Ур. (5) всегда справедливо для эквивалентной схемы на Рисунке 4 (также во время фаз «выключения плазмы»), независимо от формы QV-диаграммы, которую предполагается описывать. Однако для диаграммы Q-V в форме параллелограмма член в скобках должен быть постоянным, иначе AB и CD или BC и DA не будут образовывать прямые линии. Идентификация градиентов BC и DA с помощью Cdiel , как обычно в литературе, требует, чтобы d Ugap ( t ) / d V ( t ) = 0 в течение полупериода разряда ( сокращение члена между скобками в формуле.(5) — (1). Поскольку приложенное напряжение В ( t ) значительно изменяется в течение периода включения плазмы (т.е. d V ( t ) ≠ 0), это означает, что d Ugap ( t ) = 0, пока в зазоре происходит разряд. Другими словами, прямая линия на Q-V-диаграмме во время фазы «включения плазмы» указывает постоянное значение Ugap с момента начала разряда до его окончания. См. Также рисунок 1 для иллюстрации этого явления, где это постоянное напряжение на зазоре определяется как напряжение горения Ub .

Ур. (5) применимо как к фазам «плазма включена», так и «плазма выключена». Прямые линии AB и CD во время «выключения плазмы» означают, что уравнение (5) должно равняться Ccell , что означает, что член в скобках является константой со значением Ccell / Cdiel в течение этих периодов. Во время «включения плазмы» появляются прямые линии до тех пор, пока член d Ugap ( t ) / d V ( t ) является постоянным, но не обязательно равным нулю. В общем, уравнение.(5) можно использовать для получения взаимосвязей между внешним напряжением В ( t ) и напряжением промежутка Ugap ( t ) для параллелограммных диаграмм QV:

dUgapdVoff = 1 − CcellCdiel = CdielCgap + Cdieland ≤ dUgapdVon

, где временная зависимость в d Ugap / d V была удалена, чтобы указать, что эта скорость является постоянной во время фаз «включено» или «выключено». Равенство для «выключенной плазмы» в уравнении. (6) соответствует законам Кирхгофа для разделения напряжения между двумя последовательно включенными конденсаторами.Далее видно, что Ugap сильнее реагирует на изменения внешнего напряжения В , если Cdiel Cgap . Как будет показано в разделе 3.5, это важно для быстрого восстановления небольших падений в Ugap , возникающих между отдельными нитевидными разрядами. Выполнение условия Cdiel Cgap гарантирует, что максимальное количество нитей зажигается в течение периода «плазменного включения», поскольку любое уменьшение Ugap из-за разряда быстрее компенсируется внешним напряжением В .Что касается неравенства в формуле. (6) для фазы включения плазмы нет априорных причин предполагать, что d Ugap / d V = 0, поскольку любое постоянное значение для d Ugap / d V может дать постоянная d Q / dV градиент во время включения плазмы на QV-диаграмме в форме параллелограмма. Как формула (5) уже было показано, Cdiel просто представляет собой наивысший градиент постоянной d Q / dV , который можно наблюдать в идеальном DBD, соответствующий d Ugap / d V = 0, т.е.е. постоянное напряжение на промежутке Уб при разряде. В равной степени возможны значения d Q / dV < Cdiel и ненулевое значение d Ugap / d V при включенной плазме. Эта ситуация возникает в случае частичного поверхностного разряда, когда только часть доступной площади диэлектрической поверхности подвергается разрядам во время фазы «плазма включена», и будет обсуждаться далее в разделе 3.1. Неравенство в формуле. (6) становится недействительным для отдельных микроразрядов, поскольку они не дают идеальных параллелограммных Q-V диаграмм.В этих случаях градиенты d Q / dV могут легко превысить Cdiel , что связано с внезапными падениями напряжения на промежутке, вызванными микроразрядами; ситуация, которая обсуждается далее в разделе 3.5.

2.3 Измерения мощности

Чаще всего Q-V диаграмма используется для определения активной мощности , рассеиваемой в разряде, с использованием области, покрытой петлей гистерезиса [22]. В некоторой доступной литературе уравнения, полученные для расчета мощности, основаны на геометрических характеристиках Q-V-диаграммы в предположении идеального параллелограмма [19, 23].На практике, как будет продемонстрировано в разделе 3, такое идеальное поведение встречается редко. Для завершения здесь будет выведено соотношение между площадью и средней мощностью, действительное для любой формы диаграммы Q-V. Дифференцируя уравнение. (1) относительно времени ток через конденсатор монитора im ( t ) становится:

imt = CmdVmtdt = it, E7

, где последнее равенство обусловлено непрерывностью тока через последовательную цепь Конденсатор монитора DBD + на рисунке 2.Мгновенная мощность P ( т ) в DBD тогда определяется по формуле:

Pt = Vt⋅it = Vt⋅CmdVmtdt.E8

Усредненная по времени мощность P¯ может быть рассчитана путем интегрирования уравнения. (8) относительно времени и подставив отношения заряда по формуле. (1):

P¯ = 1T∫0TVt⋅CmdVmtdtdt = 1T∫0TVt⋅CmdVmt = 1T∮VtdQt, E9

, что показывает, что средняя мощность, рассеиваемая за полный цикл разряда, определяется площадью, ограниченной диаграммой QV, умноженное на частоту разрядного цикла.При использовании численных методов для вычисления этого интеграла необходимо убедиться, что интегрирование полученных данных выполняется по точному кратному времени разряда T, иначе реактивная мощность в емкостных частях схемы не будет усреднена до нуля.

2.4 Выбор подходящего конденсатора монитора

Для применения метода Q-V необходимо выбрать подходящий конденсатор. Требуемый конденсатор контроля зависит от емкости реактора Ccell .Емкость контрольного конденсатора должна сильно превышать емкость реактора, т.е. Cm Ccell . Как показывает опыт, обычно подходит соотношение Cm : Ccell от 100: 1 до 10 000: 1. Если выбранная емкость монитора слишком мала, напряжение на конденсаторе превысит максимальный диапазон напряжений осциллографа (для типичного осциллографа это полная шкала 20 В), и сигнал будет выходить за пределы диапазона. Напряжение на конденсаторе монитора, при отсутствии разряда в DBD , будет:

Vmt = VtCcellCm.E10

Принимая во внимание общее затухание 10: 1 для пробника осциллографа, уравнение. (10), деленное на дополнительный коэффициент 10, дает нижний предел сигналов, обнаруживаемых осциллографом. Как показывает практика, пиковый сигнал , который должен быть обнаружен во время разрядки , может превышать этот нижний предел в 5–10 раз, хотя это сильно зависит от конфигурации DBD. Как правило, чем больше соотношение между диэлектрической емкостью Cdiel и емкостью зазора Cgap , тем больше будет амплитуда Q ( t ), и, следовательно, Vm ( t ) станет в течение всего периода. .

Ур. (2) также показывает, что когда Cm слишком велико по сравнению с Ccell , амплитуда напряжения на конденсаторе монитора станет очень маленькой, и результирующее низкое отношение сигнал / шум станет проблематичным (типичный осциллограф имеет минимальный диапазон полной шкалы 20 мВ, но также имеет ненулевой уровень шума в диапазоне 1 мВ). Также стоит отметить, что в большинстве осциллографов используются 8-битные аналого-цифровые преобразователи (АЦП), которые делят полную шкалу на 256 дискретных шагов.Для точного измерения Vm ( t ) и, следовательно, Q ( t ) рекомендуется оптимизировать значение Cm , чтобы максимально использовать полную шкалу осциллографа. В зависимости от максимальных значений Vm ( t ) можно отказаться от использования пробника осциллографа 10: 1 и напрямую подключить полюса измерительного конденсатора к коаксиальной линии осциллографа. Это следует делать только в том случае, если Вм ( t ) 3 В, поскольку канал осциллографа должен быть установлен на 50 Ом для предотвращения отражений в линии, которая одновременно имеет низкий предел максимального напряжения постоянного тока (обычно <5 V).Преимущество этого метода - широкая полоса пропускания и более высокое отношение сигнал / шум, чем могут обеспечить пробники осциллографа.

При условии Cm Ccell , почти все напряжение, подаваемое на реактор + контрольный конденсатор, падает на DBD, сохраняя эквивалентную схему на рисунке 4 действующей, но не подвергая контрольный конденсатор воздействию высоких напряжений. Следовательно, можно выбрать относительно низковольтный конденсатор в диапазоне 100–250 В (значение, мотивированное больше стремлением к надежности, чем ожиданием подачи на него 100 В во время измерений).Что касается типа конденсатора, предпочтительны керамические конденсаторы класса 1, так как они имеют относительно низкие паразитные индуктивности и паразитные емкости, что обеспечивает большую точность и стабильность с резонансными цепями (примерами которых являются реакторы DBD, а также измерительная цепь. ). Если возможно, стоит измерить емкость конденсатора монитора и собранной схемы контроля с помощью измерителя LCR, поскольку измеренные значения могут отличаться от значений, указанных производителем.Схема контроля также может вносить дополнительную емкость, что приводит к дополнительным неточностям при определении абсолютного значения Q ( t ).

Напряжение на шунтирующем резисторе или индуктивной катушке Роговского также можно использовать вместо конденсатора монитора, показанного на рисунке 2. Этот метод основан на прямом измерении тока i ( t ) от DBD до земли, вместо интегрирования тока на конденсаторе. Интегрирование по времени i ( t ) затем можно использовать в постобработке для получения Q ( t ).Поскольку нитевидные разряды совпадают с быстрорастущими токами в субнаносекундном диапазоне, этот подход в идеале требует системы измерения с широкой полосой пропускания и высокой частоты дискретизации для предотвращения ошибок измерения. Преимущество интеграции на конденсаторе заключается в том, что никакой заряд, движущийся через реактор, нельзя «пропустить», даже при низкой полосе пропускания (и частоте дискретизации) пробник + осциллограф, что позволяет, например, более точные измерения мощности.

В заключение отметим, что некоторые конфигурации реакторов имеют плохо определенный заземляющий электрод, что затрудняет присоединение конденсатора монитора, шунтирующего резистора или катушки.«Заземляющий» электрод может быть электрически плавающим, например, или могут существовать множественные потенциальные пути, по которым ток достигает земли, например, плазменные струи, падающие на поверхность. В этих случаях может быть полезно все же использовать пояс Роговского и измерять ток непосредственно на линии высокого напряжения между источником напряжения и реактором. Однако это создает дополнительные технические проблемы и проблемы безопасности, поскольку необходимо предотвращать нежелательный разряд или случайное приложение высокого напряжения к измерительным устройствам.Хотя рекомендуется соблюдать осторожность, эти проблемы можно преодолеть. Необходимо следить за тем, чтобы острые металлические края не образовывали коронных разрядов, а воздушные зазоры между линией высокого напряжения и катушкой не образовывали дуговые разряды. Этого можно достичь, закрыв и заполнив все острые края и воздушные зазоры материалом с более высокой прочностью на пробой, например, парафин. как это было сделано в [24].

3. Неидеальные сценарии DBD

Существует ряд сценариев, в которых диаграммы Q-V не отображают форму параллелограмма.Это может быть связано с реальными физическими характеристиками реактора или экспериментальной ошибкой. В этом разделе будут обсуждены различные формы Q-V диаграмм, а также возможные последствия для характеристики реактора.

Будут рассмотрены следующие отклонения от идеального поведения:

  1. Диаграммы QV с градиентами менее Cdiel

  2. Диаграммы QV в форме миндаля со скругленными углами при переходе от областей без разряда к областям разряда

  3. Эллиптические диаграммы QV, без прямых линий

  4. Диаграммы QV с шумом, особенно во время фаз включения плазмы

  5. Ступенчатые диаграммы QV

Этот список не является исчерпывающим, но должен содержать руководство по поиску и устранению неисправностей. любые проблемы, возникающие как экспериментально, так и при интерпретации данных.Все основы анализа этих графиков основаны на эквивалентной схеме, показанной на рисунке 4, в сочетании с теорией, представленной в предыдущих разделах.

3.1 Диаграммы Q-V с градиентами менее Cdiel

Общей нерегулярностью, наблюдаемой на диаграммах Q-V для DBD и PBR, является градиент во время разряда, который изменяется в зависимости от условий эксперимента, несмотря на то, что геометрия реактора остается неизменной. Это вызвано частичным разрядом доступной (диэлектрической) площади в газовом зазоре.Частичный разряд обычно наблюдается, когда напряжение, приложенное к разрядному промежутку, не намного превышает напряжение пробоя реактора [21, 25, 26]. Это также обычная особенность, когда диэлектрические упаковочные материалы вводятся в газовый зазор, как в случае с PBR, что приводит к сложной (электрической) геометрии с диапазоном ширины зазора и напряжений пробоя [13, 27, 28, 29 , 30]. Последний случай будет рассмотрен в следующем разделе, в то время как в этом разделе основное внимание уделяется параллелограммным Q-V диаграммам, полученным в результате плоскопараллельной геометрии реактора.

Примеры диаграмм QV, где изменение амплитуды приложенного напряжения приводит к различным градиентам в фазе разряда, показаны на рисунке 5. Помимо амплитуды приложенного напряжения, изменение фракционного состава газа в разряде или изменение частоты приложенного напряжения. , могут иметь аналогичные эффекты [31]. В этих случаях градиент фазы «включенной плазмы» называется эффективной диэлектрической емкостью ζdiel , чтобы отличить ее от диэлектрической емкости Cdiel , которая должна зависеть только от геометрии реактора.Тот факт, что градиент во время фазы «включения плазмы» может быть меньше, но никогда не превышать Cdiel , уже обсуждался в разделе 2.2. Примеры изменений в ζdiel в зависимости от ширины зазора, толщины диэлектрика и приложенного напряжения показаны на рисунке 6.

Рисунок 5.

Пример диаграмм QV, где увеличение амплитуд приложенного напряжения приводит к более крутым градиентам во время включения плазмы. фазы. Плоскопараллельный DBD 55 кГц в этом примере использует газ N2 и имеет высокое отношение Cgap / Cdiel, с Cgap ≈ 240 пФ и Cdiel ≈ 160 пФ.

Рис. 6.

Эффективная емкость во время фазы «включения плазмы» ζdiel для 8 различных плоскопараллельных конфигураций DBD 100 кГц в воздухе в зависимости от амплитуды приложенного напряжения. Красные линии соответствуют одной экспоненциальной функции, насыщающейся до одного и того же значения для Cdiel для каждой из двух толщин диэлектрика. Пунктирными линиями показана емкость ячейки Ccell для данной конфигурации.

Эти данные демонстрируют, что чем выше соотношение Cgap / C die l (соответствующее более узким газовым зазорам и более толстым диэлектрикам и / или более низкой диэлектрической проницаемости диэлектрического материала), тем шире диапазон применяемых амплитуды напряжения, при которых будет происходить частичная поверхностная разрядка.Он также демонстрирует, что значение Cdiel , которое будет использоваться в эквивалентной схеме на Рисунке 4, и любой последующий анализ диаграмм Q V можно просто определить как значение, при достижении которого ζdiel насыщается при достаточной высокие амплитуды приложенного напряжения. Метод для характеристики свойств реактора в промежуточном диапазоне, где ζdiel < Cdiel , включая частичную разряженную площадь, подробно описан в [21].

3.2 QV-диаграммы миндалевидной формы

QV-диаграммы миндалевидной формы, пример которых изображен на рис. 7, можно наблюдать в PBR, особенно с материалами с высокой диэлектрической проницаемостью [31], и с DBD с поверхностным разрядом, такими как плазменные актуаторы [32] ]. В обоих случаях миндалевидная форма вызвана постепенным расширением плазмы по доступной диэлектрической площади во время фазы разряда. В плоскопараллельной конфигурации DBD газовый зазор равномерно распределен, и напряжение зажигания плазмы на зазоре, напряжение горения Ub , примерно постоянно на протяжении фазы разряда.Как указано в разделе 2.2, это постоянное напряжение на зазоре необходимо для наблюдения прямых линий на диаграммах Q-V во время фазы разряда. В разрядах с неоднородной шириной зазора плазма воспламеняется в широком диапазоне напряжений зазора, поскольку критерий пробоя не везде одинаков.

Рис. 7.

«Миндалевидная» диаграмма Q-V, полученная с использованием DBD с уплотненным слоем BaTiO3, выпускаемого в атмосфере 90% Ar – 10% CO2. Реактор такой же, как в [31].

В PBR напряженность электрического поля перед разрядом наиболее высока в определенных локализованных точках зазора, либо в небольших газовых зазорах между упаковочными частицами, либо около их острых деталей [33, 34].В плазменном актуаторе (см. Рис. 8) электрическое поле изначально наиболее сильное при минимальном расстоянии между двумя электродами. В обоих случаях, когда прикладываемое напряжение увеличивается во время цикла переменного тока, разряд начинается в точке, где напряженность электрического поля является максимальной (и сначала выполняется критерий пробоя), а затем постепенно расширяется по поверхности электрода по мере пробоя. критерий выполняется для все более широких зазоров. Пока происходит это расширение плазмы, доля площади поверхности емкости зазора Cgap и диэлектрической емкости Cdiel , фактически участвующих в разряде, увеличивается, что приводит к эффективной емкости во время разряда ζdiel , которая растет в течение полупериода, см. Рисунок 8.Когда диэлектрическая область, заряженная плазмой, достигает максимума, градиент линии будет максимальным. Подобно «идеальным» разрядам DBD, когда приложенное напряжение В ( t ) достигает своего максимума, дальнейший разряд не может происходить, потому что напряженность электрического поля будет только снижаться повсюду в газовом зазоре, и дальнейшие критерии пробоя не будут встретились. Это приводит к резкой вершине при максимальном и минимальном напряжении и амплитудах заряда на диаграмме Q-V.

Рис. 8.

Расширение плазмы через (a) одиночный PBR гранулы и (b) плазменный привод DBD, и (c) его влияние на форму Q-V диаграммы.

Что касается анализа Q-V-диаграмм миндалевидной формы, теория такая же, как и для Q-V-диаграмм с градиентами менее Cdiel , обсужденных в предыдущем разделе. Разница в том, что эффективная емкость ζdiel теперь является функцией времени. Аналогичным образом Cdiel может быть определено из максимального наблюдаемого наклона (т.е.е. ζdiel3 на рисунке 8), предпочтительно по диаграмме Q-V, полученной при наивысшей достижимой амплитуде приложенного напряжения.

С точки зрения эквивалентной схемы на Рисунке 4 необходимо иметь в виду, что вся область реактора, которая потенциально может разрядиться, рассматривается как единая точка. Это означает, что iplasma ( т ) и Ugap ( т ), полученные с помощью эквивалентной схемы, представляют собой мгновенные значения, усредненные по всей площади реактора.Особенно в уплотненных слоях, где истинная электрическая геометрия намного сложнее, чем упрощенная эквивалентная схема DBD, невозможно получить подробную локальную информацию о свойствах разряда. Тем не менее, усредненные по реактору значения, например, Ugap ( т ) и эффективное покрытие поверхности разряда можно определить и эффективно сравнить между реакторами различной геометрии и экспериментальными условиями. См., Например, [31, 32], где также объясняется, как можно изменить эквивалентную схему на рисунке 4, чтобы включить в нее емкость упаковочных материалов.

3.3 Эллиптические Q-V-диаграммы

Эллиптические Q-V-диаграммы наблюдались в ряде сценариев [35, 36]. Для того чтобы эллиптические Q-V-диаграммы были физическими, на всех фазах цикла разряда должен существовать непрерывный плазменный ток iplasma ( t ). Таким образом, эллиптическая форма указывает на значительную остаточную концентрацию электронов в разрядном промежутке, выдерживающую период «выключения плазмы» между последовательными (нитевидными) циклами разряда.Ниже будет исследована возможность этого.

Обращаясь еще раз к эквивалентной схеме на рисунке 4, типичное емкостное поведение во время периода «выключения плазмы» прекратится, если элемент «черный ящик», представляющий плазму, будет поддерживать эффективный остаточный импеданс R Остаточный ниже, чем импеданс плазмы. емкость зазора Cgap :

R Остаточный ≪ 1iωCgap, E11

, где ω = 2π f , при f частота возбуждения приложенного напряжения V ( t ).Используя этот критерий, можно определить максимальный импеданс остаточного объема плазмы, приводящий к эллиптической диаграмме Q-V. При типичной подвижности электронов при атмосферном давлении мкэ ≈ 10 −1 м 2 / Вс [37, 38] в сравнении с подвижностью положительных или отрицательных ионов мкион <10 −3 м 2 / Вс [39 , 40, 41], пока предположим, что электроны определяют проводимость. Далее, ограничивая анализ плоскопараллельными конфигурациями DBD с шириной зазора dgap и площадью электродов Adischarge , мы можем записать:

Cgap = ε0AdischargedgapandE12

Rresidual = ρresidualdgapAdischarge = 1eμene,

36 resischarge = 1eμene, resdisual остаточной плазмы, e заряд электрона, ne, res остаточная плотность электронов и ε0 диэлектрическая проницаемость свободного пространства.Подставляя уравнения. (12) и (13) в (11) и решая для ne, res , мы находим минимальную плотность электронов в газовой фазе, необходимую для получения заметного плазменного тока на протяжении всего периода приложенного напряжения:

ne, res ≫ ε02πfeμe ≈ f⋅1010m − 3.E14

Этот результат показывает, что минимально необходимая остаточная электронная плотность не зависит от геометрии DBD, а только от частоты возбуждения приложенного напряжения f и подвижности носителей заряда в газовой фазе. .

Следующий вопрос — какая остаточная электронная плотность может поддерживаться между полупериодами разряда. Чтобы оценить это, приблизительное время рекомбинации остаточных электрон-ионных пар τe, res при атмосферном давлении и комнатной температуре можно сравнить с движущей частотой:

f≈1τe, res = krecne, res ≈ ne, res⋅10 −12m3s − 1, E15

, где используется типичное значение скорости электрон-ионной рекомбинации krec [42]. Согласно формуле. (15), на типичной частоте f = 100 кГц может поддерживаться остаточная электронная плотность ne, res ≈ 10 17 m −3 (степень ионизации <10 −8 ).Более подробные модели, включая потери заряженных частиц на (диэлектрических) поверхностях, предсказывают в этих условиях ne, res ≳ 5 × 10 17 м −3 [43]. По сравнению с формулой. (14) этого достаточно, чтобы ожидать, что диаграмма Q-V будет иметь заметно эллиптическую форму. Фактически, это верно для всех частот, а также если мы предположим, что проводимость определяется подвижностью ионов, а не подвижностью электронов. Почему же тогда эллиптические QV-диаграммы не всегда наблюдаются в DBD? Ответ заключается в том, что хотя iplasma ( t ) всегда остается больше нуля во время фаз «выключения плазмы», это пренебрежимо мало по сравнению с большими токами плазмы, возникающими во время фаз «включения плазмы».Однако тенденция Q-V-диаграмм становиться более эллиптической, особенно с увеличением мощности, может наблюдаться как небольшое увеличение градиента «выключения плазмы» [24, 44, 45]. Это очевидное увеличение емкости Ccell можно отнести к образованию плазменных слоев между слабой остаточной плазмой в центре газового зазора и окружающими поверхностями, которые можно рассматривать как небольшую (и, вероятно, зависящую от времени) дополнительную емкость параллельно Cgap в эквивалентной схеме.Вот почему Ccell лучше всего определяется по диаграммам Q-V, измеренным при низких амплитудах приложенного напряжения, гарантируя отсутствие разряда.

Можно ожидать истинно эллиптических диаграмм Q-V, если ионизация (и повышенная концентрация электронов) может поддерживаться в течение полных периодов переменного напряжения, но это ожидается только для емкостных разрядов при давлении газа значительно ниже 1 бар [46]. Если эллиптические диаграммы Q-V наблюдаются при атмосферном давлении, это может быть (а) результатом относительно нестабильного разряда в сочетании с усреднением данных Q-V по большому количеству циклов приложенного напряжения или (б) ошибкой в ​​измерительной установке.

Хороший способ проверить установку для измерения — запустить ее при низких напряжениях, когда в реакторе нет плазмы. Если появляется эллиптическая диаграмма Q-V, это может указывать на паразитную емкость или индуктивность. Распространенным источником паразитных компонентов в измерительной цепи является плохое соединение между конденсатором монитора, пробником и / или осциллографом. Это может повлиять на измерение мощности плазмы и характеристики реактора во время его работы, поскольку диаграмма Q-V может уже иметь ненулевую область в отсутствие плазмы.Это особенно важно для небольших реакторов или приложений, где требуется высокочувствительное измерение мощности [28]. Фазовый угол индуктивной цепи отличается от емкостной, поэтому можно использовать фазовый сдвиг между напряжением на контрольном конденсаторе Vm ( t ) относительно приложенного напряжения V ( t ). для выявления потенциальных проблем или просто для оценки точности любых последующих измерений мощности. Обратите внимание, что эти фазовые сдвиги (и эллиптические диаграммы Q-V) также могут возникать, если задержка измерения между датчиком высокого напряжения для V ( t ) и датчиком напряжения для Q ( t ) значительна.Поскольку 1 метр коаксиального кабеля обеспечит задержку только ≈ 3–4 нс, этот фактор не стоит учитывать для крупномасштабных DBD, но он становится актуальным для электрических измерений, требующих высокого разрешения по времени, например, для разрядов одиночной нити накала. (Рисунок 9).

Рис. 9.

Эллиптическая Q-V диаграмма, где паразитная индуктивность и емкость являются доминирующим влиянием на форму графика. Данные получены с использованием неопубликованного коаксиального PBR. Шаги на линии разряда показывают наличие стримерных разрядов, однако изогнутая емкостная линия указывает на то, что паразитная емкость влияет на форму диаграммы Q-V.

3.4 Зашумленные Q-V-диаграммы

Это обычное и почти неизбежное явление для Q-V-диаграмм, когда во время фазы разряда цикла DBD наблюдается шум. Шум вызван помехами от самих плазменных микроразрядов, поэтому они возникают только во время фаз разряда. Пример шума на диаграммах Q-V показан на рисунке 10, а также в справочниках. [47, 48]. Нефильтрованный график на рисунке 10 показывает фоновый шум во время емкостной фазы, но более крупные выбросы во время фазы разрядки цикла DBD.

Рис. 10.

Q-V-диаграмма нефильтрованных, зашумленных данных, наряду с теми же данными, в которых шум был удален с помощью 20-точечного фильтра Савицки-Голея 2-го порядка. Исходные данные получены с использованием DBD с небольшой площадью электродов с диэлектрической насадкой.

Фоновый шум обычно широкополосный по своей природе и, при условии, что он не связан с измерением, близким к минимальному уровню шума осциллографа (см. Раздел 2.4), может быть отнесен на счет РЧ-наводок. Чтобы уменьшить этот тип шума, важно обеспечить, чтобы экран на обоих концах коаксиальной линии был подключен к одной и той же земле.Кроме того, при использовании пробников осциллографов низкого напряжения рекомендуется не использовать провод заземления с зажимом типа «крокодил», поставляемый с пробником, а припаять один конец короткого провода непосредственно между стороной заземления конденсатора монитора и плотно обернуть другой конец. вокруг заземленного корпуса зонда. Заземленный корпус зонда может быть покрыт пластиковой оболочкой, но обычно ее можно легко удалить. Концепция, лежащая в основе этого подхода, состоит в том, чтобы удалить из схемы любые нежелательные «рамочные антенны», которые в противном случае могли бы улавливать любой излучаемый электромагнитный шум как от реактора DBD, так и от других близлежащих источников.

Большие выбросы являются прямым следствием быстрого увеличения тока (и, соответственно, быстрых сдвигов заряда) в реакторе + измерительной системе из-за воспламенения отдельных нитей. При времени нарастания тока <1 нс отдельные разряды вносят высокочастотные гармоники в измерительную цепь. Это становится видимым на осциллографе в виде «звенящих» сигналов, как показано на рисунке 11. Как правило, этот «звон» вызван неоднородностями импеданса в измерительной цепи.В любой коаксиальной линии передачи передаваемые волны напряжения будут отражаться до некоторой степени в точках, где сопротивление не является непрерывным. Эти скачки сопротивления имеют тенденцию возникать там, где коаксиальная линия подключена к конденсатору монитора или где линия подключена к осциллографу, и вносят, по крайней мере, некоторую паразитную индуктивность. Поскольку значение этой паразитной индуктивности L зависит от физической длины неоднородности, с более высокими частотами, производящими более высокие L для данной длины, импеданс, создаваемый любым данным разрывом, пропорционален f2 и становится значимым для высокочастотные сигналы.Сигналы с крутым нарастающим фронтом от импульса нитевидного тока затем появятся, как на рисунке 11, где одиночный импульс вызывает затухающие колебания из-за цепи R-L-C, сформированной системой измерения. Чтобы уменьшить эту паразитную индуктивность на стороне реактора (которая, вероятно, является доминирующим источником), лучше всего прикрепить линию заземления головки и (или жилу и экранирование коаксиальной линии, если пробник не используется) как можно ближе по возможности к электродам конденсатора монитора.Количество коаксиальных разъемов также лучше всего свести к минимуму, т.е. рекомендуется использовать один кабель.

Рисунок 11.

Крупный план вызывного сигнала в Q (t), относящегося к одиночным нитевидным разрядам, и сигнала Q (t), прошедшего через фильтр нижних частот.

Обратите внимание, что паразитная индуктивность и последующий вызывной сигнал всегда возникают там, где обрывается коаксиальная линия передачи, независимо от того, являются ли соединения механическими или паяными. Стандартный метод устранения звона — включение в схему фильтра нижних частот.Это желательно сделать в самой измерительной схеме, а не в постобработке, поскольку звон может вызвать значительные выбросы (кажущегося) измеренного напряжения В · м ( t ), что делает невозможным полное использование вертикального разрешение осциллографа. Конденсатор C , включенный последовательно с резистором R , помещенным между электродами конденсатора монитора, с электродом зонда, прикрепленными к конденсатору фильтра, обеспечит частоту отсечки fLP = ( RC ) — 1 .Общие значения для fLP : 50 МГц, R = 100 Ом и C = 200 пФ. Этот метод, однако, уменьшит полосу пропускания измерения и уменьшит амплитуду сигнала до Вм ( t ) до некоторой степени, внося ошибки, например, в измерения мощности. Чтобы определить максимально возможную частоту среза для фильтрации нижних частот, можно рассмотреть выполнение быстрого преобразования Фурье (БПФ) нефильтрованного измеренного сигнала [49]. Если измерение времени нарастания одиночного нитевидного разряда представляет особый интерес, потеря полосы пропускания, вызванная фильтрацией, может быть нежелательной.Однако стоит иметь в виду, что это время нарастания может быть слишком коротким, чтобы его можно было легко измерить стандартным оборудованием в любом случае [50]. Дополнительное удаление шума может быть выполнено при постобработке с использованием алгоритма Савицки-Голея [51]. Это широко используемый метод усреднения, который обеспечивает удовлетворительное снижение шума и одновременно минимизирует потерю амплитуды сигнала.

3.5 Ступенчатые диаграммы Q-V

Ступенчатая диаграмма Q-V обычно возникает, когда используется небольшая площадь электрода, что делает количество отдельных стримеров, которые могут быть сформированы за полупериод переменного тока, достаточно низким для наблюдения отдельных нитей.В этом случае каждый «шаг» на Q-V диаграмме соответствует отдельному нитевидному стримеру, передающему заряд между электродами, см. Пример на Рисунке 12. Ступенчатые диаграммы Q-V вызывают затруднения при попытке определить определенные рабочие характеристики реактора из геометрии диаграммы Q-V, в частности, напряжение горения Ub и максимальную емкость Cdiel . Почти горизонтальные сегменты между каждой ступенькой имеют градиент, близкий к Ccell , поскольку между зажиганиями нити протекает очень небольшой ток плазмы iplasma ( t ).Крутая, почти вертикальная часть каждой ступеньки на Рисунке 12 — это точка, где iplasma ( t ) является самым высоким, с уклоном, который явно превышает средний уклон вдоль линии BC. Этот высокий градиент нарушает утверждение в разделе 2.2 о том, что наклон на диаграмме Q-V никогда не может превышать Cdiel . Однако это утверждение справедливо только для Q-V-диаграмм в форме параллелограмма и предполагает, что дискретным характером отдельных разрядов можно пренебречь. Вместо этого уравнение.(5) можно использовать для интерпретации почти вертикальных уклонов: в этих случаях d Ugap / d V должно быть меньше нуля, чтобы d Q / d V превысило Cdiel . Другими словами, во время нитевидного разряда в области в среднем напряжение промежутка Ugap ( t ) в реакторе должно падать быстрее, чем возрастает приложенное напряжение V ( t ). Именно это и происходит при почти вертикальных градиентах, показанных на рисунке 12.На практике, однако, В ( t ) также уменьшается во время однократного разряда (т.е.d В <0), поскольку реальные источники напряжения не идеальны. Влияние d В <0 во время разряда также можно увидеть на нескольких вертикальных ступенях на Рисунке 12 как отрицательные градиенты на диаграмме Q-V (наклон снизу справа вверх слева). Поскольку это означает, что d Q / d V <0, уравнение. (5) предполагает, что d Ugap / d V > 1 в этих точках.Поскольку d V отрицательно, d Ugap также должно быть отрицательным и иметь большую величину, чем dV . Обе эти особенности можно наблюдать на Рисунке 13, где iplasma ( т ) и Ugap ( т ) были рассчитаны по данным на Рисунке 12 с использованием подхода эквивалентной схемы.

Рис. 12.

Ступенчатая диаграмма Q-V для одного цикла переменного тока в асимметричном планарном DBD 100 кГц с площадью электрода 3 мм2, разряжающейся в воздухе.Шаги на графике указывают на наличие 8 стримеров в части цикла разряда с повышением напряжения. Подробности конструкции реактора можно найти в [12].

Рис. 13.

Приложенное напряжение V (t), напряжение на зазоре Ugap (t) и плазменный ток iplasma (t) для данных на рисунке 12. Во время импульса тока нити приложенное напряжение V (t) претерпевает небольшую падает из-за дополнительной нагрузки, приложенной к генератору, но усредненное по реактору напряжение на зазоре Ugap (t) испытывает гораздо более сильное падение из-за внезапной зарядки диэлектрика в месте расположения нити.Каждый раз, когда Ugap (t) возвращается к приблизительному значению напряжения горения Ub, зажигается новая нить накала.

Чтобы использовать эквивалентную схему на Рисунке 4 для определения (усредненных по реактору) характеристик разряда по диаграммам QV, как это было сделано на Рисунке 13, можно использовать средний градиент линейного сегмента BC, как показано на Рисунке 12. Из-за Изменения напряжения зажигания и количества заряда, переносимого на нить накала, а также изменения количества стримеров за цикл разряда, рекомендуется усреднять по большому количеству циклов приложенного напряжения при определении ξdiel и Cdiel (см. также Раздел 3.1) Обратите внимание, что после того, как Cdiel определено таким образом, его впоследствии можно будет использовать также для анализа отдельных циклов приложенного напряжения.

Поскольку реакторы для исследования отдельных разрядов обязательно малы, вероятно, будет большая паразитная емкость реактора, которая увеличивает градиент Ccell отрезка линии AB на рисунке 12. В этих случаях стоит просто рассчитать ожидаемая максимальная емкость реактора Ccell, вычисление из геометрии DBD и добавление паразитной емкости реактора Cparasitic = Ccell Ccell, calc в качестве дополнительного параллельного конденсатора к эквивалентной схеме рисунка 4, см. e.грамм. [12, 23, 24]. Удобное выражение для расчета Cparasitic в плоскопараллельных конфигурациях:

Cparasitic = 1 + ddielεrdgapCcell − ddielεrdgapξdiel, sat, E16

с dgap , ddiel и диэлектрической постоянной εr . соответственно, и ξdiel, соответствует среднему градиенту линейного сегмента BC при высоком приложенном напряжении (в этот момент он достигает постоянного значения, как показано на рисунке 6). Результаты, изображенные для Ugap ( t ) на Рисунке 13, с почти постоянным напряжением Ub при каждом зажигании разряда, были достигнуты только после учета паразитной емкости Cпаразитный = 45 фФ от общей емкости ячейки. Ccell = 76 фФ.Отметим также, что диэлектрическая емкость, которая будет использоваться в эквивалентной схеме, составляет Cdiel = ξdiel, sat Cparasitic [21].

Если DBD имеет только один электрод, покрытый диэлектриком, как в случае на Рисунке 12, только одна половина разрядного цикла может быть ступенчатой, в то время как другая показывает непрерывный разряд во время, по крайней мере, части кривой разрядки. Чисто нитевидный разряд возникает, когда диэлектрическая сторона действует как катод, а нити распространяются к диэлектрику в том же направлении, что и ток, в то время как таунсендовский разряд может возникать, когда металлический электрод служит катодом [5, 12, 52, 53 ].В асимметричных случаях в целом (из-за геометрии или управляющего напряжения) средние градиенты BC и DA могут несколько отличаться, и может потребоваться использовать значение Cdiel , усредненное по обоим полупериодам. Использование постоянных значений для всех емкостных элементов в модели эквивалентной схемы является требованием для обеспечения непрерывности заряда, или вместо этого следует рассматривать более сложные модели.

4. Отдельные волокна и распределение волокон

Как мы видели в предыдущем разделе, на диаграммах Q-V можно различить отдельные волокна.Существование этих отдельных нитей в DBD было впервые обнаружено Бассом в 1932 г. [54]. В своей работе он использовал пластинки из фотостекла в качестве диэлектриков, по которым можно было определить числовую плотность 15 нитей / цикл / см 2 . Подобные фотографические методы привели к числовой плотности от 3 до 40 нитей / цикл / см 2 для DBD в воздухе при атмосферном давлении [55, 56, 57, 58]. Однако следы от нитей имеют тенденцию перекрываться в течение полупериода, и только очень ограниченное количество циклов может быть изучено за одну экспозицию, что затрудняет точный подсчет.Следовательно, мониторинг тока через DBD является предпочтительным методом для подсчета нитей накала. Более того, это позволяет также получить перенесенный заряд / нить накала.

Для того, чтобы счетчик нитей работал, они должны быть достаточно распределены с течением времени. Поскольку это не обязательно так, исследования нитевидного тока часто ограничиваются геометрией, в которой предпочтение отдается одной нити накала на цикл напряжения [55, 59]. Токовый зонд малого диаметра, встроенный в большой планарный ДБР, также использовался, но только для получения данных об отдельных импульсах тока [57, 60, 61].Во многих литературных источниках используются относительно большие площади поверхности электродов> 1 см 2 в сочетании с прямой цифровой постобработкой на токе DBD i ( t ) для определения свойств одиночной нити [62, 63, 64, 65, 66 , 67, 68]. В этом разделе представлены результаты для плоскопараллельного DBD с площадью поверхности 7 мм 2 , достаточно большого, чтобы иметь несколько взаимодействующих нитей за полупериод, но достаточно маленького, чтобы предотвратить значительное перекрытие между ними во времени.Схема измерения в этом случае представляет собой RC-цепь с постоянной затухания τ = RC ниже, чем продолжительность одного полупериода, см. Рисунок 14. Напряжение В м ( т ) от конденсатора составляет проходит через аналоговую схему, которая сначала корректирует емкостной ток смещения путем вычитания сигнала ( Cgap / Cm ) V ( t ) (см. также уравнение (3)), с последующим созданием второй, задержанный сигнал В м ( t + Δt ) — ( Cgap / Cm ) V ( t + Δt ).Путем вычитания задержанного сигнала из исходного сигнала (с Δt ≈ 50 нс) создается последовательность импульсов, в которой высота каждого импульса соответствует шагу горизонтального заряда на ступенчатой ​​диаграмме Q-V; см. рисунок 14, где представлена ​​упрощенная схема этого подхода. Затем с помощью АЦП можно выполнить надежную постобработку, в которой перенесенный заряд / нить накала могут быть определены с высокой точностью, а также позволяет идентифицировать почти одновременные разряды путем отслеживания появления нескольких нарастающих наклонов в течение одного временного интервала. Δt .Обратите внимание, что предварительный фактор из уравнения. (3) необходимо применять при постобработке, чтобы получить фактический заряд, переносимый плазмой, вместо переносимого заряда, как он появляется во внешней цепи. Более подробное описание этого метода счета импульсов можно найти в [3]. [12].

Рисунок 14.

Схематическое изображение схемы измерения импульсов. (а) DBD с цепью R-C, от которой измеряется напряжение на конденсаторе 750 пФ. (б) измеренный сигнал напряжения (черная линия) дублируется и задерживается (серая линия), и (в) два вычитаемых друг из друга сигнала обеспечивают измерение скачка напряжения во время каждого импульса.

На рисунке 15 показаны результаты, полученные при применении этого метода к множеству конфигураций DBD. На рис. 15 (а) показан средний (или средний) заряд, переносимый на одну нить, а на рис. 15 (б) показана плотность числа нитей, возникающих в течение полупериода. В этих данных выявляется несколько законов масштабирования, которые не зависят от типа используемого диэлектрика: средний заряд / нить увеличивается с увеличением ширины зазора dgap и уменьшается с увеличением толщины диэлектрика ddiel .Более того, чем ниже dgap и ddiel , тем больше нитей может быть зажжено за полупериод при данной амплитуде приложенного напряжения. При использовании тонких зазоров и тонких диэлектриков плотность тока плазмы может достигать 100 А / м 2 , усредненных по времени и площади. При наличии каналов накала в воздухе с поперечным сечением около 10 -8 м 2 и средней продолжительностью 20 нс [69, 70] это может фактически составлять пиковые плотности тока 10 9 А / м. 2 в местах расположения нитей.Как показано на рис. 15 (a, b), природа диэлектрического материала, по-видимому, влияет на разряды в основном за счет емкости, которую они обеспечивают в виде Cdiel . В этой связи, однако, стоит отметить, что ни один из трех представленных здесь материалов не обладает «экстремальными» электрическими свойствами, с εr ≤ 10. Такие материалы, как BaTiO 3 , с εr > 1000 могут иметь совершенно разные поведение [31, 48].

Рис. 15.

(a) Средний переносимый заряд на одну нить и (b) плотность нити в течение положительного полупериода (т.е.е. где приложенное напряжение возрастает) для нескольких плоскопараллельных конфигураций DBD, работающих в воздухе на частоте 100 кГц. В каждом случае только один из электродов покрыт диэлектриком. На рисунке (a) значения представляют собой средние значения, найденные для нескольких амплитуд приложенного напряжения (6–12 кВ (пиковый размах) с шагом 1 кВ (пиковый размах)), при этом полосы ошибок указывают стандартное отклонение. В (b) все данные относятся только к приложенному напряжению с амплитудой 10 кВpp.

Помимо поведения средней нити накала, изменение от нити к нити можно детально изучить с помощью тех же электрических измерений.На рисунке 16 показаны гистограммы заряда / нити, полученные для двух разных систем: в обеих конфигурациях использовался один и тот же диэлектрик из оксида алюминия с ddiel = 0,6 мм и шириной зазора dgap = 0,6 мм, а на рисунке 16 (а) использовался диэлектрик. плоский металлический электрод заменен на одинарную закругленную металлическую проволоку (Ø = 0,3 мм). Таким образом, на рисунке 16 (a) показано распределение заряда / нити накала только для одной нити накала за полупериод, а на рисунке 16 (b) показано то же распределение с максимум 9 нитями за полупериод.Сразу очевидно, что одна нить накала обеспечивает почти симметричное распределение при многих последовательных зажиганиях, в то время как несколько нитей за полупериод в сумме дают очень асимметричное распределение. Степень асимметрии в распределениях может быть представлена ​​непараметрическим перекосом S :

S = μ − νσ, E17

с μ средним, ν средним и σ стандартным отклонением. В то время как S ≈ 0 для одиночной невзаимодействующей нити, она увеличивается до S = 0.16 ± 0,04 для всех плоскопараллельных конфигураций DBD, независимо от амплитуды приложенного напряжения, ширины зазора, толщины диэлектрика или материала диэлектрика. Кроме того, распределение стержней к плоскости хорошо согласуется с нормальным распределением, в то время как плоскопараллельная конфигурация хорошо описывается логнормальным распределением, как показано на рисунке 16. В то время как нормальное распределение для одной нити накала, повторно зажигающейся каждые (полупериод) неудивителен, несколько волокон, воспламеняющихся в разные моменты и в разных местах в течение (полу) цикла, явно взаимодействуют, создавая относительно предсказуемое распределение заряда / волокон.Учет этих логнормально-подобных распределений выходит за рамки данной главы, но исследования этого взаимодействия можно найти, например, в Ссылка [71, 72]. Существование этого дополнительного закона масштабирования для плоскопараллельных DBD, где заряд / нить следует логнормальному распределению с S = 0,16 ± 0,04, представлено здесь, чтобы продемонстрировать потенциал электрической диагностики в оценке поведения комплекса. дискретная система. Подобные распределения могут быть получены, например, для подходящим образом укороченный реактор с коаксиальным слоем насадки, позволяющий более детально сравнивать компьютерное моделирование отдельных нитей с реальными экспериментальными данными.

Рис. 16.

Распределение нормализованного заряда на каждую нить накала за цикл приложенного напряжения для (а) одиночной нити накала в DBD «контакт-плоскость» и (b) приблизительно 9 взаимодействующих нитей в плоскопараллельном DBD с dgap = ddiel = 0,6 мм и одинарный диэлектрик из оксида алюминия.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *