大氣DBD等離子清洗機(jī)減少電弧的原理以及細(xì)絲模式的成因
文章導(dǎo)讀:大氣壓條件下,介質(zhì)阻擋即DBD等離子清洗機(jī)如何獲得穩(wěn)定的輝光放電,始終是一個(gè)困擾的問(wèn)題,研究的早期是很容易過(guò)渡到電弧放電,難以實(shí)現(xiàn)在大氣壓氣體下的均勻放電,本文就針對(duì)大氣DBD等離子清洗機(jī)降低電弧形成的原理以及細(xì)絲模式的成因?yàn)榇蠹易饕唤庾x:
1987年日本Kanazawa通過(guò)使用介質(zhì)阻擋電極結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了大氣壓下介質(zhì)阻擋均勻放電,究竟如何通過(guò)大氣DBD等離子清洗機(jī)來(lái)減少電弧以及實(shí)現(xiàn)均勻放電的呢?這中間值得一提的就是大氣DBD等離子清洗機(jī)減少電弧形成的原理以及細(xì)絲模式形成的原因。
1 DBD等離子設(shè)備減少電弧的原理
大氣DBD等離子清洗機(jī)減少電弧的原理可以用下圖1來(lái)說(shuō)明:氣隙擊穿前,DBD相當(dāng)于阻擋介質(zhì)等效電谷Cm和氣隙等效電容Cg串聯(lián);氣隙擊穿后,圖中開(kāi)關(guān)閉合,Cg并聯(lián)上1個(gè)隨時(shí)間變化的等離子體電阻R(t)。

大氣DBD等離子清洗機(jī)減少電弧的原理可以用下圖1來(lái)說(shuō)明:氣隙擊穿前,DBD相當(dāng)于阻擋介質(zhì)等效電谷Cm和氣隙等效電容Cg串聯(lián);氣隙擊穿后,圖中開(kāi)關(guān)閉合,Cg并聯(lián)上1個(gè)隨時(shí)間變化的等離子體電阻R(t)。

顯然,氣隙上電壓Vg可以用下式表示:

式中,Va和Vm分別是外加電壓和阻擋介質(zhì)上電壓。當(dāng)氣隙擊穿后,電流i迅速增大,阻擋介質(zhì)上堆積的電荷及產(chǎn)生的電壓隨之迅速增大,導(dǎo)致氣隙電壓Vg急劇下降,放電熄滅,這也就阻礙了電弧的形成。當(dāng)放電氣隙中引入絕緣介質(zhì)后,人們通常觀察到大氣DBD等離子清洗機(jī)放電時(shí)大量稍現(xiàn)即逝、此起彼伏、隨機(jī)分布的放電細(xì)絲。

2 形成細(xì)絲模式的原因
導(dǎo)致大氣DBD等離子清洗機(jī)出現(xiàn)這種細(xì)絲模式的原因是:阻擋介質(zhì)的絕緣特性使得DBD實(shí)際上應(yīng)該等效成如下圖所示的電路,它由大量的局部微電路并聯(lián)而成。各微電路所對(duì)應(yīng)的氣隙可以獨(dú)立地放電且迅速熄滅,形成大量的時(shí)空隨機(jī)分布的放電細(xì)絲。只有當(dāng)整個(gè)氣隙同步均勻放電,即各微電路中開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合,且R(t)相同時(shí),DBD才能采用下圖所示的等效電路。
導(dǎo)致大氣DBD等離子清洗機(jī)出現(xiàn)這種細(xì)絲模式的原因是:阻擋介質(zhì)的絕緣特性使得DBD實(shí)際上應(yīng)該等效成如下圖所示的電路,它由大量的局部微電路并聯(lián)而成。各微電路所對(duì)應(yīng)的氣隙可以獨(dú)立地放電且迅速熄滅,形成大量的時(shí)空隨機(jī)分布的放電細(xì)絲。只有當(dāng)整個(gè)氣隙同步均勻放電,即各微電路中開(kāi)關(guān)同時(shí)閉合,且R(t)相同時(shí),DBD才能采用下圖所示的等效電路。

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