АНАЛИЗ И РАЗВИТИЕ ПУЗЫРЬКОВОЙ МОДЕЛИ СТАДИИ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ПРОБОЯ ВОДНОГО ПРОМЕЖУТКА

V. G. Zhekul, O. V. Khvoshchan, O. P. Smirnov, E. I. Taftaj, I. S. Shvets

Анотація


Выполнен обзор и анализ современных представлений о предпробойных процессах при высоковольтном электрическом разряде в жидкости. Показано, что «пузырьковая» («bubble») модель зажигания разряда применима при напряженности электрического поля (36 – 180) кВ/см. По результатам экспериментальных исследований электрических характеристик разряда в водном электролите при повышенном гидростатическом давлении и минимальном напряжении, обеспечивающем зажигание разряда, получила дальнейшее развитие пузырьковая модель стадии формирования его высоковольтного пробоя. Предложено качественное описание трех фаз стадии формирования плазменного канала в жидком электролите.

Ключові слова


высоковольтный электрический разряд; жидкий электролит; осциллограмма; предпробойные процессы; пузырьковая модель

Повний текст:

PDF ENG (English) PDF RUS

Посилання


1. Gulyi G.A. Osnovy razriadnoimpul'snykh tekhnologii [Basics of discharge impulse technologies]. Kiev, Naukova Dumka Publ., 1990. 208 p. (Rus).

2. Krivitskii E.V. Dinamika elektrovzryva v zhidkosti [Dynamics of electric explosion in a liquid]. Kiev, Naukova Dumka Publ., 1986. 208 p. (Rus).

3. Ushakov V.Ia. Physics of breakdown of liquid dielectrics. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University, 2004, vol.307, no.2, pp. 80-87. (Rus).

4. Kuzhekin I.P. Investigation of the breakdown of a liquid in an inhomogeneous field with rectangular wave stresses. Technical Physics, 1966, vol.36, no.12, pp. 2125-2130. (Rus).

5. Wang Y., Liao D., Zhang W., Sun H. A COMSOL modeling of the pre-breakdown heating phase in the electro-thermal breakdown of conductive water. 3rd International Conference on Materials Engineering, Manufacturing Technology and Control (ICMEMTC 2016), 2016, pp. 704-707. doi: 10.2991/icmemtc-16.2016.141.

6. Bragg J.K., Sharbouqh A.H., Crowe R.W. Cathode effects in the Dielectric Breakdown of Liquids. Journal of Applied Physicsys, 1954, vol.25, no.3, pp. 382-391. doi: 10.1063/1.1721645.

7. Seepersad Y., Fridman A., Dobrynin D. Anode Initiated Impulse Breakdown in Water: the Dependence on Pulse Rise Time For Nanosecond and Sub-Nanosecond Pulses and Initiation Mechanism Based on Electrostriction. Journal of Physics D: Applied Physics, 2015, vol.48, no.42, p. 424012. doi: 10.1088/0022-3727/48/42/424012.

8. Sun A., Zhuang J., Huo C. Formation mechanism of streamer discharges in liquids: a review. High Voltage, 2016, vol.1, no.2, pp. 74-80. doi: 10.1049/hve.2016.0016.

9. Yan D., Bian D., Zhao J., Niu S. Study of the Electrical Characteristics, Shock-Wave Pressure Characteristics, and Attenuation Law Based on Pulse Discharge in Water. Shock and Vibration, 2016, vol.2016, pp. 1-11. doi: 10.1155/2016/6412309.

10. Ianshin E.V., Ovchinnikov I.T., Vershinin Iu.N. Mechanism of pulsed electric water breakdown. Reports of AS of the USSR, 1974, vol.214, no.6, pp. 1303-1306. (Rus).

11. Ushakov V.Ia., Klimkin V.F., Korobeinikov S.M., Lopatin V.V. Proboi zhidkostei pri impul'snom napriazhenii [Breakdown of liquids under impulse voltage]. Tomsk, NTL Publ., 2005. 488 p. (Rus).

12. Clements J.S., Sato M., Davis R.N. Preliminary investigation of prebreakdown phenomena and chemical reaction using a paused high-voltage discharge in water. IEEE Transactions on Industry Applications, 1987, vol.IA-23, no.2, рр. 224-235. doi: 10.1109/TIA.1987.4504897.

13. Fujita H., Kanazawa S., Ohtani K., Komiya A., Kaneko T., Sato T. Initiation process and propagation mechanism of positive streamer discharge in water. Journal of Applied Physics, 2014, vol.116, no.21, p. 213301. doi: 10.1063/1.4902862.

14. Kuskova N.I. Spark discharges in condensed media. Technical Physics, 2001, vol.46, no.2, pp. 182-185. doi: 10.1134/1.1349273.

15. Poklonov S.G. Vysokovol'tnye elektrorazriadnye pogruzhnye ustanovki so stabilizatsiei elektrogidroimpul'snogo vozdeistviia. Avtoref. diss. kand. tekhn. nauk [High-voltage electric discharge submersible devices with stabilization of electrohydropulse impact. Abstracts of cand. tech. sci. diss.]. Kiev, 2004. 18 p. (Rus).

16. Zhekul V.G., Rakovskii G.B. To the theory of the formation of an electrical discharge in a conducting liquid. Technical Physics, 1983, vol.53, no.1, pp. 8-14. (Rus).

17. Rakovskii G.B., Khainatskii S.A, Zhekul V.G. To calculation of the discharge ignition voltage in conducting liquids. Technical Physics, 1984, vol.54, no.2, pp. 368-370. (Rus).

18. Rakovskii G.B. Peregrevnaia neustoichivost' v nachal'noi stadii elektricheskogo razriada v provodiashchei zhidkosti. Avtoref. diss. kand. fiz.-mat. nauk [Overheating instability in the initial stage of an electrical discharge in a conducting fluid. Abstracts of cand. phys.-math. sci. diss.]. Leningrad, 1984. 23 p. (Rus).

19. Smirnov A.P., Zhekul V.G., Mel'kher Iu.I., Taftai E.I., Khvoshchan O.V., Shvets I.S. Experimental study of pressure waves generated by an electric explosion in a closed volume of a liquid. Elektronnaya obrabotka materialov, vol.53, no.4, pp. 47-52. (Rus). doi: 10.5281/zenodo.1053757.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1.     Гулый Г.А. Основы разрядноимпульсных технологий. – К.: Наукова думка, 1990. – 208 с.
2.     Кривицкий Е.В. Динамика электровзрыва в жидкости. – К.: Наукова думка, 1986. – 208 с.
3.     Ушаков В.Я. Физика пробоя жидких диэлектриков // Известия Томского политехнического университета. – 2004. – Т.307. – №2. – С. 80-87.
4.     Кужекин И.П. Исследование пробоя жидкости в неоднородном поле при прямоугольных волнах напряжения // Журнал технической физики. – 1966. – Т.36. – Вып.12. – С. 2125-2130.
5.     Wang Y., Liao D., Zhang W., Sun H. A COMSOL modeling of the pre-breakdown heating phase in the electro-thermal breakdown of conductive water // 3rd International Conference on Materials Engineering, Manufacturing Technology and Control (ICMEMTC 2016). – 2016. – pp. 704-707. doi: 10.2991/icmemtc-16.2016.141.
6.     Bragg J.K., Sharbouqh A.H., Crowe R.W. Cathode effects in the Dielectric Breakdown of Liquids // Journal of Applied Physicsys. – 1954. – vol.25. – no.3. – pp. 382-391. doi: 10.1063/1.1721645.
7.     Seepersad Y., Fridman A., Dobrynin D. Anode Initiated Impulse Breakdown in Water: the Dependence on Pulse Rise Time For Nanosecond and Sub-Nanosecond Pulses and Initiation Mechanism Based on Electrostriction // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2015. – vol.48. – no.42. – p. 424012. doi: 10.1088/0022-3727/48/42/424012.
8.     Sun A., Zhuang J., Huo C. Formation mechanism of streamer discharges in liquids: a review // High Voltage. – 2016. – vol.1. – no.2. – pp. 74-80. doi: 10.1049/hve.2016.0016.
9.     Yan D., Bian D., Zhao J., Niu S. Study of the Electrical Characteristics, Shock-Wave Pressure Characteristics, and Attenuation Law Based on Pulse Discharge in Water // Shock and Vibration. – 2016. – vol.2016. – pp. 1-11. doi: 10.1155/2016/6412309.
10.  Яншин Э.В., Овчинников И.Т., Вершинин Ю.Н. Механизм импульсного электрического пробоя воды // Докл. АН СССР. – 1974. – Т.214. – №6. – С. 1303-1306.
11.  Ушаков В.Я., Климкин В.Ф., Коробейников С.М., Лопатин В.В. Пробой жидкостей при импульсном напряжении. – Томск: Изд-во НТЛ, 2005. – 488 с.
12.  Clements J.S., Sato M., Davis R.N. Preliminary investigation of prebreakdown phenomena and chemical reaction using a paused high-voltage discharge in water // IEEE Transactions on Industry Applications. – 1987. – vol.IA-23. – no.2. – рр. 224-235. doi: 10.1109/TIA.1987.4504897.
13.  Fujita H., Kanazawa S., Ohtani K., Komiya A., Kaneko T., Sato T. Initiation process and propagation mechanism of positive streamer discharge in water // Journal of Applied Physics. – 2014. – vol.116. – no.21. – p. 213301. doi: 10.1063/1.4902862.
14.  Кускова Н.И. Искровые разряды в конденсированных средах // Журнал технической физики. – 2001. – Т.71. – Вып.2. – С. 51-54.doi: 10.1134/1.1349273.
15.  Поклонов С.Г. Высоковольтные электроразрядные погружные установки со стабилизацией электрогидроимпульсного воздействия: автореф. дисс. канд. техн. наук: спец. 05.09.03. – Киев: Полигр. уч. ИЭД НАНУ, 2004. – 18 с.
16.  Жекул В.Г., Раковский Г.Б. К теории формирования электрического разряда в проводящей жидкости // Журнал технической физики. – 1983. – Т.53. – Вып.1. – С. 8-14.
17.  Раковский Г.Б., Хайнацкий С.А, Жекул В.Г. К расчету напряжения зажигания разряда в проводящих жидкостях // Журнал технической физики. – 1984. – Т.54. – Вып.2. – С. 368-370.
18.  Раковский Г.Б. Перегревная неустойчивость в начальной стадии электрического разряда в проводящей жидкости: автореф. дисс. канд. физ.-мат. наук: спец. 01.04.13. – Л: Изд-во НИИЭФА, 1984. – 23 с.
19.  Смирнов А.П., Жекул В.Г., Мельхер Ю.И., Тафтай Э.И., Хвощан О.В., Швец И.С. Экспериментальное исследование волн давления, генерированных электрическим взрывом в закрытом объеме жидкости // Электронная обработка материалов. – 2017. – Т.53. – №4. – C. 47-52. doi: 10.5281/zenodo.1053757.




DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.4.11

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2018 V. G. Zhekul, O. V. Khvoshchan, O. P. Smirnov, E. I. Taftaj, I. S. Shvets


This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2074–272X (Print)
ІSSN 2309–3404 (Online)