Μελέτη της επίδρασης της γείωσης και του ρεύματος corona στη διηλεκτρική συμπεριφορά των μικρών διακένων αέρα και στο φαινόμενο του διαγράγματος

Abstract

The scope of this Ph.D. thesis was the study of the Corona and breakdown mechanism of air gaps. Small rod-plate and rod-rod air gaps were theoretically and experimentally investigated. Rod-plate air gaps with a dielectric barrier were also studied. A significant part of this work was dedicated to the influence of the grounding of one of the electrodes on the Corona onset voltage, the Corona current, and the breakdown voltage. The influence of the corona current on the breakdown voltage was also investigated. Experiments, concerning the Corona and the breakdown, were carried out on small rod-plate air gaps in the three different arrangements with the plate or the rod grounded, or with the electrodes symmetrically charged, as well as on small rod-rod air gaps in the two different arrangements with one rod grounded or with the two rods symmetrically charged. Using air gap models similar to the experimental arrangements theoretical and simulation analysis of the field distribution in the gaps were carried out. The comparison and the relation between the simulation and the experimental results led to the formulation of empirical equations (models). The effect of the Corona current on the breakdown voltage of the gaps was investigated with the aid of the experimental results, and a different approach to the polarity effect was presented. A new principle within the 3rd Law of Newton (Law of Action-Reaction), like Lenz’s principle, was also formulated. Rod-plate air gaps with one dielectric barrier (barrier effect) were studied parallel with experimental and mathematical procedures. The influence of the ground effect on the barrier effect, as far as the breakdown voltage, the Corona current and the Corona losses are concerned, was also investigated.

Αντικείμενο της διατριβής είναι η μελέτη του μηχανισμού της διάσπασης μικρών διακένων αέρα. Ερευνήθηκαν με πειραματικές και υπολογιστικές μεθόδους, μικρά διάκενα ράβδου-πλάκας και ράβδου-ράβδου και διάκενα στα οποία είχε παρεμβληθεί φύλλο στερεού διηλεκτρικού. Σημαντικό μέρος της έρευνας αφιερώθηκε στην επίδραση της γείωσης του ενός ηλεκτροδίου στο ρεύμα Corona και στην τάση διάσπασης. Μελετήθηκε επίσης η επίδραση του ρεύματος Corona στην τάση διάσπασης. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα για τη μέτρηση της τάσης έναρξης Corona, της τάσης διάσπασης και της έντασης ρεύματος Corona σε μικρά διάκενα ράβδου-πλάκας με την πλάκα ή τη ράβδο γειωμένη ή με συμμετρική φόρτιση των ηλεκτροδίων και σε διάκενα ράβδου-ράβδου με τη μια ράβδο γειωμένη ή με συμμετρική φόρτιση των δύο ράβδων. Μοντελοποιήθηκαν οι πειραματικές διατάξεις και έγινε θεωρητική ανάλυση και προσομοίωση της κατανομής του πεδίου για τις διαφορετικές θέσεις της γείωσης. Η σύγκριση και σύνδεση των αποτελεσμάτων της προσομοίωσης με τα πειραματικά αποτελέσματα οδήγησε στην διατύπωση εμπειρικών σχέσεων. Διερευνήθηκε με τη βοήθεια των πειραματικών αποτελεσμάτων η επίδραση του ρεύματος Corona στην τάση διάσπασης των διακένων, παρουσιάστηκε μια διαφορετική προσέγγιση στο φαινόμενο της πολικότητας και διατυπώθηκε ένας κανόνας στα πλαίσια της αρχής δράσης-αντίδρασης του 3ου νόμου του Νεύτωνα. Παράλληλα μελετήθηκαν με πειραματικές και υπολογιστικές μεθόδους, μικρά διάκενα ράβδου-πλάκας με παρεμβολή φύλλου στερεού διηλεκτρικού (φαινόμενο διαφράγματος). Ερευνήθηκε η επίδραση της γείωσης στο φαινόμενο του διαφράγματος και ειδικότερα στην τάση διάσπασης, την ένταση ρεύματος Corona και τις απώλειες Corona.