СҰЙЫҚТЫҚТАҒЫ РАЗРЯДТАРДЫҢ ИНИЦИАЦИЯСЫ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

УДК 537.528

Елемесова И.О.

магистрант

Шокан Уэлиханов атындагы Кекшетау университетi КеАК

(Кекшетау, Казахстан)

Научный руководитель: Шуюшбаева Н.Н.

PhD доктор

Шокан Уэлиханов атындагы Кекшетау университет КеАК

(Кекшетау, Казахстан)

СУЙЬЩТЬЩТАГЫ РАЗРЯДТАРДЫЦ ИНИЦИАЦИЯСЫ

Аннотация: Суйыцтардагы электродаралыц цашыцтыцты жабатын ток етшзетт арналарды цуру Yшiн б1рнеше факторлар эсер emedi: суйыцтыцтыц втк1зг1шт1к цасиетг, кернеу мен разрядтыц радиусы. Бул мацалада суйыцтыцтагы электрод арналарыныц пайда болуына нeгiзгi параметрлердщ мэндернц езгерш цалай эсер ететтдт зерттелген.

Ключевые слова: электрод, заряд, разряд, иннициация.

1. Kipicne.

Разрядты инициациялау деп с^йьщтьщта электродтар арасындагы кещслкл жабатын ток етюзпш каналдын, тYзiлу процесш тYсiнемiз. Б^л процестщ негiзiнде эртYрлi физикалык к^былыстар жатуы мYмкiн. Олардын, негiзгiсi - электродтарга эсер ететш кернеу эсерiнен с^йыктыктын, б^зылуы. Электр ерюшщ кернеуi жеткiлiктi жогары болганда, с^йыктыкта газдагы арналарга ^ксас пайда болып, бiр электродтан екiншi электродка дейiн жетедi. Эрiс кернеуi темен жэне етюзпштт жогары с^йыктыктарда электродтар

1854

арасында алдымен газ кетршт пайда болып, содан кейiн электрлiк бузылу жYредi.

Разрядты инициациялаудыц баска эдiстерi де колданылады, мысалы, электродтарды алдын ала жабу ушш колданылатын металл сымнын булануы. Сондай-ак, разрядты инициациялау Yшш косымша жогары кернеу кезi аркылы электрод аралык кецiстiктiц бузылуын немесе жасанды турде жасалган газ кепiршiгiнiц бузылуын колдануга болады.

Разрядтарды инициациялау эдютершщ алуан тYрлiлiгi эртYрлi жагдайларда разрядтарды жасау кажеттшпн тудырады. Ягни, эртYрлi суйыктыктарда, суйыктыктардын еткiзгiштiгi эртYрлi жэне эртYрлi гидростатикалык кысым жагдайларында канал параметрлерi эртYрлi разрядтарды жасау кажет. Сонгысы конденсатордан каналга энергия беру кезшде каналдын кедергiсiн тiзбекпен Yйлестiру Yшiн мацызды.

Электрлiк разрядты кысу импульсi кезi ретiнде колданганда, каналдьщ кедергiсi разряд контурыныц шектi кедерпсше жакын болуы керек. Бул талаптын орындалуы разрядтын тиiмдiлiгiн максималды ету Yшiн манызды болады. Зерттеу максатында кейде белгiлi формадагы канал алу керек болады, бул разрядтарды етюзпштер аркылы инициациялау аркылы онай жYзеге асырылады.

2. Элсiз вткiзгiштiк судаFы жоFары кернеулi разрядды инициациялау.

Судын еткiзгiштiгi разрядты инициациялау процесiне елеулi эсер етедi. 1с жYзiнде манызды жагдайларда етюзпштш мэндерi айтарлыктай кен аукымда езгеруi мYмкiн: кубырдагы су Yшiн шамамен 10-4 (Ом*см)-1 ден тущы су Yшiн 102 (Ом*см)-1 дейiн. ©ткiзгiштiгi элсiз судагы разрядты колдану тиiмдiрек. Эдетте, мундай жагдайда разряд инициациясы, электродтарга косылган жогары кернеудiн эсерiнен аралыкты тесу аркылы жYзеге асады. Колданылатын кернеулердщ шамасы 100 кВ-ка дейiн жетедг Жогары кернеу эсерiнен арна жасау механизмi электродаралык кашыктыкты жабуга дешн жетекшiлердiн тYзiлуi жэне дамуы аркылы жYзеге асады[1].

1855

Жетекшшердщ пайда болуы Yшiн электрод бетшщ жанындагы ерю кернеулт бiрнеше ондаган кВ/см шепнен асып кетуi кажет. Эрiстiн барынша мYмкiн кернеулiктерiн колдану Yшiн "ине — жазыктык" немесе "ине — ине" типтi электродтар колданылады, бул кезде кYштi бiртектi емес ерю пайда болады. Иненiн жанындагы ерю кернеулт негiзiнен иненiн кисыктык радиусымен аныкталады жэне оны жуыкталган формула бойынша табуга болады:

Е = ~~4Г (1) г 1п—

а

(1) "ине — жазыктык" типт электродтар Yшiн формула бойынша,

Е=^(2)

а

ал (2) "ине — ине" типт электродтар Yшiн.

Бул формулалар иненiн жанындагы ерiс кернеулiгi непзшен иненiн кисыктык радиусы г жэне кернеу и аркылы аныкталатынын керсетед^ эрi ол "ине — жазыктык" электродтар Yшiн жогары болады.

(1) формуласы бойынша есептелген, лидерлердiн пайда болу шегше сэйкес келетiн минималды ерiс кернеулiгi шамамен 36 кВ/см курайды жэне он ине мен терю жазыктык жагдайына сэйкес келедi [2]. Бул нэтиже диаметрi 8 мм вакуумдык резинадан жасалган тутшпен окшауланган, ушы 30° бурышпен конус тYрiнде ушталган ине тYрiндегi тэжiрибеде алынган. Ине ушынын денгелену радиусы 0,5 — 4 мм, судын жанасу ауданы 0,8 — 4 см2 болды. Колданылган кернеу диапазоны 16 — 100 кВ аралыгында болды. Эксперимент жагдайында лидерлердiн пайда болу шегше сэйкес келетш минималды кернеул^ердщ дэлдiгi эртYрлi факторларга байланысты тандалган электродтардын тYрiмен расталады. Электродтар шекаралары бойымен судын орналасуы лидерлердщ пайда болуында манызды рел аткарады. Бакылаулар керсеткендей, ине бойымен кабаттар пайда болады. Жогары кернеулi электродтын кондыргынын баска

1856

бeлiктерiмен жанасуын болдырмау Yшiн окшаулау кажет. Онын болуы окшаулагыш диэлектриктiц бетiнде жиналатын зарядтардын, eрiстi б^рмалануына экеледг Сондыктан лидерлердщ пайда болуы, эдетте, максималды ерю кернеулт болатын инеде емес, электродтар мен окшаулагышта орын алады. Б^л к¥былыс диаметрi 10 мм болатын ею сфералык электродтардыц арасындагы, ара кашьщтыгы 2,5 см болатын разрядтьщ фотосуретiнде айкын кeрiнедi. Арна алдындагы электродтардагы кернеу 50 кВ болды (сурет 1 жэне 2 [4]). Б^л эсер окшаулагыштын, б^зылуына жэне электродтын ж^мыс ресурсыныц шектелуiне экеледг

Сурет 1. Разряд арнасы.

Сурет 2. Разряд арнасы.

1857

Сурет 3. Сутеп суындагы стримердщ дамуы.

Терю электрод — ине, он электрод — жазыктык, кернеу — 108 кВ, электродаралык ^зындык 1,5 см.

Электродтардын полярлыгы лидерлердiн тYзiлуiне елеулi эсер етедг Терiс ине жэне он жазыктык жагдайындагы лидердiн тYзiлу уакыты — eрiстiн кернеулiгi 85 кВ/см-ден аспаганда — он мэндi инеге караганда аздап темен болады. Кернеулш шамамен 350 кВ/см-ге жеткенде, керiсiнше eзгередi. Б^л жагдайда он инеде лидердiн тYзiлу уакыты 0,5 мс-тан аспайды, ал терiс инеде 12 мс к¥райды.

Жетекшiлердiн электродаралык кашыктыкта жэне жазыктыкта дамуы иненщ кандай полярлыкта екенiне байланысты айтарлыктай eзгередi [3]. Он ине жагдайында электрондар инеге карай окшаулагыш аркылы багытталып, жетекшiлердiн тYзiлуiне жол ашады. 4-суретте электродаралык кашыктык ^зындыгы 15,7 жэне 16,5 см болатын он ине жэне терю полюст жазыктык арасындагы лидерлердщ суреттерi ^рс^тген.

Сурет 4. Электродаралык; кашыктык ^зындыгы 15,7 жэне 16,5 см болатын он, ине жэне терю полюст жазыктык арасындагы лидерлер.

1858

Жумыс кернеуi 108 кВ, сыйымдылыгы ~ 0,1 мкФ. Он электрод Рк-3 кабелi болды, жогары кернеулi окшаулагыштын диаметрi 9 мм, шю еткiзгiштiн диаметрi 1,37 мм.

Терю ине жагдайында электр ерiсi инеден электрондарды «^рлейдЬ), бул элдекайда бiркелкi болады. Ине айналасында ерiс кернеулiгiн темендететiн терiс келемдш заряд пайда болады, бул жетекшшердщ тYзiлуiн киындатады. Бул жагдайда электрод окшаулагышындагы он беткi заряд манызды рел аткарады. Зарядтардын эсерiнен ерю диаграммасы айтарлыктай езгередi. Ине мен окшаулагыш бетi арасындагы багытта Yлкен ерiс градиенттерi пайда болады жэне осы багытта жетекшшер тYзiледi

Осылайша, электродаралык кашыктыкты жабуга кажеттi жетекшшердщ пайда болуы Yшiн ен колайлы жагдайлар он полюстi ине жагдайында болады. Он ине мен терю жазыктык арасындагы электродаралык кашыктыктагы жетекшшердщ есу динамикасы кернеу шамасына, жинактаушы сыйымдылыгына жэне иненiн сумен жанасатын ауданына байланысты. Жетекшiлердiн дамуы туралы деректер эдетте жетекшiлердiн езiндiк жарыктану эдiсiмен тYсiрiлген фотосуреттер аркылы алынады, мысалы, 4-шi сурет, жылдам кино тYсiрiлiмi[4], жэне электродаралык аралыктагы разряд тогы мен кернеулердi осциллографтау аркылы алынады.

Жетекшшердщ дамуындагы эксперименттiк зерттеулер бойынша келес негiзгi зандылыктарды аныктауга болады. Сумен жанасатын иненiн бетшщ кисыктык радиусына жэне кернеуге байланысты инедеп ерiс кернеулiгiнiн шамасы туындаган жетекшiлер санын аныктайды. Кернеулiк жогарылаган сайын, пайда болатын лидерлер саны кебейедг Фотосуреттерден керiп отырганымыздай, 36 кВ кезшде жетекшiлер саны 108 кВ-ка караганда элдекайда аз. Бул ерю кернеултнщ жогарылауымен, жогары иондану потенциалы бар бастамаларда жетекшiлердiн тYзiлуiмен тYсiндiрiледi.

1859

Международный научный журнал «ВЕСТНИКНАУКИ» № 12 (81) Том 1. ДЕКАБРЬ 2024 г. 1. Кернеулжтщ кернеуге тэуеледелт бойынша практикалык ж^мыс.

Жогарыда кeрсетiлген теориялык бeлiмде 1-шi формулага сэйкес график к^растырдым. 5-суретте eрiс кернеулiгiнiн кернеуге тэуелдiлiгi сипатталган.

Г— 4 мм

U= 100 кВ

ы

Е= 1=

27,906 кВ/см

6 см

эо

26

а, 20 5

а

£

3 10

5 О

Кернеулжтщ кернеуге тэуелд1л1к графип

24,056367 Ы^-'*

17

нмшта,

7 £135г18772

я

40 60

F-К н^у п: и . к F. I и

Сурет 5. Gpic кернеулiгiнiц кернеуге тэуелдшп.

Дeнгелену радиусы г=0,5 — 4 мм, кернеу диапазоны и=16 — 100 кВ аралыктарын eзгерту аркылы кернеулiктiн мэндерiнiн eзгерiс аралыгын аныктай аламыз.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Керсавог Дж. - Сб. «Электрический взрыв проводников». М., изд-во «Мир», 1965

2. Коул Р. Подводные взрывы. М., ИД, 1950

3. К. А. Наугольных, Н. А. Рой. Электрические разряды в воде. Москва, изд. Наука, 1971

4. Флинн Х.Г. Физика акустическиой квитации в жидкостях. Физическвя акустика, 1Б. М., изд-во «Мир», 1967

1860