Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка
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 исследо...
Saved in:
| Published in: | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Date: | 2018 |
| Main Authors: | , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2018
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147948 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка / В.Г. Жекул, О.В. Хвощан, А.П. Смирнов, Э.И. Тафтай, И.С. Швец // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 4. — С. 63-69. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859778470055247872 |
|---|---|
| author | Жекул, В.Г. Хвощан, О.В. Смирнов, А.П. Тафтай, Э.И. Швец, И.С. |
| author_facet | Жекул, В.Г. Хвощан, О.В. Смирнов, А.П. Тафтай, Э.И. Швец, И.С. |
| citation_txt | Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка / В.Г. Жекул, О.В. Хвощан, А.П. Смирнов, Э.И. Тафтай, И.С. Швец // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 4. — С. 63-69. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Електротехніка і електромеханіка |
| description | 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
Виконано огляд і аналіз сучасних уявлень про передпробійні процеси при високовольтному електричному розряді в рідині. Показано, що «бульбашкова» («bubble») модель запалювання розряду може бути застосована при напруженості
електричного поля (36 – 180) кВ/см. За результатами експериментальних досліджень електричних характеристик
розряду у водному електроліті при підвищеному гідростатичному тиску і мінімальній напрузі, що забезпечує запалювання розряду, отримала подальший розвиток бульбашкова модель стадії формування його високовольтного пробою.
Запропоновано якісний опис трьох фаз стадії формування плазмового каналу в рідкому електроліті.
Purpose. A high-voltage underwater electric explosion, realized by discharging a capacitor into a water gap, is characterized by three main stages: the stage of formation of the plasma
channel, the channel stage and post-discharge one. Substantially, the channel, post-discharge stages and the efficiency of
energy release in the channel and the increase in the hydrodynamic effect on the object being processed depend on the parameters of the stage of formation. The purpose of the work
was to review the existing mechanisms for the formation of a
high-voltage discharge channel with the analysis and development of a bubble model of the stage of formation of water
gap breakdown. Methodology. We have applied the analysis of
existing theories on the formation of a high-voltage discharge
channel, the carrying out of electrophysical studies with the
processing of the obtained data. Results. A review and analysis of modern concepts of pre-breakdown processes in a highvoltage electric discharge in a liquid showed that the «bubble»
model of the ignition of a discharge is applicable at an electric
field strength (36 – 180) kV/cm. We have further developed the
bubble model of the stage of formation of high-voltage breakdown on the results of experimental studies of the electrical
characteristics of the discharge in the aqueous electrolyte with
increased hydrostatic pressure and minimum voltage providing ignition of the discharge. A qualitative description of three
phases of the stage of formation of the plasma channel in the
liquid electrolyte is proposed. Originality. We have further
developed the bubble model of the stage of formation of highvoltage breakdown of the liquid electrolyte on the results of
experimental studies of the electrical characteristics of the
discharge in the aqueous electrolyte with increased hydrostatic pressure and minimum voltage providing ignition of the
discharge. A qualitative variation of the resistance of the gap
in the pre-breakdown stage of the discharge is considered.
Practical value. Determination of the scientific basis for creating a methodology for calculating the pre-breakdown characteristics of an electric discharge to improve the efficiency of
electric discharge devices.
|
| first_indexed | 2025-12-02T09:08:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4 63
© В.Г. Жекул, О.В. Хвощан, А.П. Смирнов, Э.И. Тафтай, И.С. Швец
УДК 537.528 doi: 10.20998/2074-272X.2018.4.11
В.Г. Жекул, О.В. Хвощан, А.П. Смирнов, Э.И. Тафтай, И.С. Швец
АНАЛИЗ И РАЗВИТИЕ ПУЗЫРЬКОВОЙ МОДЕЛИ СТАДИИ ФОРМИРОВАНИЯ
ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ПРОБОЯ ВОДНОГО ПРОМЕЖУТКА
Виконано огляд і аналіз сучасних уявлень про передпробійні процеси при високовольтному електричному розряді в рі-
дині. Показано, що «бульбашкова» («bubble») модель запалювання розряду може бути застосована при напруженості
електричного поля (36 – 180) кВ/см. За результатами експериментальних досліджень електричних характеристик
розряду у водному електроліті при підвищеному гідростатичному тиску і мінімальній напрузі, що забезпечує запалю-
вання розряду, отримала подальший розвиток бульбашкова модель стадії формування його високовольтного пробою.
Запропоновано якісний опис трьох фаз стадії формування плазмового каналу в рідкому електроліті. Бібл. 19, рис. 4.
Ключові слова: високовольтний електричний розряд, рідкий електроліт, осцилограма, передпробійні процеси, буль-
башкова модель.
Выполнен обзор и анализ современных представлений о предпробойных процессах при высоковольтном электрическом
разряде в жидкости. Показано, что «пузырьковая» («bubble») модель зажигания разряда применима при напряженно-
сти электрического поля (36 – 180) кВ/см. По результатам экспериментальных исследований электрических харак-
теристик 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. Библ. 19, рис. 4.
Ключевые слова: высоковольтный электрический разряд, жидкий электролит, осциллограмма, предпробойные про-
цессы, пузырьковая модель.
Введение. Развитие электрогидравлических тех-
нологий во второй половине двадцатого века вызвало
повышенный интерес к изучению характеристик им-
пульсного электрического разряда в жидкости во всем
мире. При высоковольтном подводном электровзры-
ве, реализуемом разрядом конденсатора на водный
промежуток [1], выделяют три основные стадии:
1) стадия формирования плазменного канала, замы-
кающего межэлектродный промежуток;
2) канальная стадия, характеризующаяся резким
возрастанием разрядного тока и быстрым выделением
электрической энергии в канале высокой проводимо-
сти, замыкающем противоположные электроды;
3) послеразрядная стадия – пульсация парогазовой
полости после окончания выделения электрической
энергии в разрядном канале.
В значительной степени канальная и послераз-
рядная стадии, а, следовательно, эффективность вы-
деления энергии в канале и усиление воздействия на
объект зависят от параметров стадии формирования.
Целью работы являлся обзор существующих
механизмов формирования канала высоковольтного
разряда с анализом и развитием пузырьковой модели
стадии формирования пробоя водного промежутка.
Основные определения. На рис. 1 приведены
типичные осциллограммы тока и напряжения при
высоковольтном пробое проводящей жидкости [2]. По
данным осциллограммам определяют следующие па-
раметры стадии формирования токопроводящего ка-
нала:
долидерное время (время зажигания разряда) tdl –
время от момента приложения напряжения к элек-
тродной системе U0 до момента начала возрастания
тока, соответствующего моменту появления плазмен-
ного лидера на одном из электродов;
лидерное время tl – время от момента начала воз-
растания тока до начала резкого спада напряжения
U0a и одновременного увеличения скорости нараста-
ния тока, что характеризует наступление канальной
стадии разряда.
Рис. 1. Осциллограммы тока и напряжения при пробое
проводящей жидкости: 1 – напряжение U; 2 – ток i
Долидерной стадии соответствуют примерно по-
стоянный ток idl и медленно спадающее напряжение
Udl, крутизна которого определяется постоянной вре-
мени разряда накопителя. Рост системы лидеров на
лидерной стадии ведет к уменьшению сопротивления
промежутка, увеличению тока il и снижению напря-
жения Ul. Под напряжением зажигания разряда Uz
будем понимать то минимальное напряжение, при
котором на электроде формируется плазменная ветвь,
под напряжением пробоя – то минимальное напряже-
ние, при котором разряд переходит в канальную ста-
дию. Время предпробойной стадии формирования
токопроводящего канала tpp вычисляется по формуле:
tpp = tdl + tl. (1)
Краткий обзор представлений о предпробойных
процессах в жидкости. Непосредственно после подачи
напряжения на электродную систему в жидкости,
64 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4
заполняющей межэлектродный промежуток, начина-
ются процессы, которые могут привести, в конечном
итоге, к формированию плазменных ветвей. Воздей-
ствие поля сопровождается появлением токов, кото-
рые можно зарегистрировать с помощью специальной
аппаратуры. Дальнейшее изменение электрического
поля в межэлектродном промежутке будет наблю-
даться за счет снижения напряжения на конденсаторе
и явлений, происходящих в самой жидкости при при-
ложении поля.
Теория развития пробойных явлений в жидко-
стях первоначально базировалась на исследовании
разрядов в газах. В тридцатых годах двадцатого века
советский ученый Л.А. Юткин получил первые экспе-
риментальные результаты по электрогидравлическо-
му эффекту, а особое внимание процессам при высо-
ковольтном пробое жидкостей начало уделяться, на-
чиная со второй половины двадцатого века.
Первоначально выделялись две группы гипотез о
механизме формирования разряда в жидкостях в зави-
симости от того, каким образом в них объясняется
появление носителей заряда. Первая группа объеди-
няла гипотезы, в которых процесс формирования раз-
ряда не предполагал нарушения фазовой однородно-
сти жидкости. Вторая группа предусматривала газо-
образование в жидкости и лишь затем – ионизацию и
пробой. В.Я. Ушаков объединил первую группу меха-
низмов термином электрический пробой, вторую –
электротепловой пробой [3]. Электрический пробой
предусматривает развитие ионизационных процессов
в жидкости, электротепловой – развитие первичных
ионизационных процессов в газовой фазе после вски-
пания жидкости.
Под электротепловым механизмом инициирова-
ния разряда автор подразумевал следующую сово-
купность явлений: протекание под действием прило-
женного электрического поля тока проводимости,
разогрев жидкости в приэлектродных областях с мак-
симальной напряженностью поля, вскипание жидко-
сти, ионизация парогазовых полостей, формирование
зачатка плазменного канала. Этот механизм может
реализовываться при больших значениях произведе-
ния удельной электропроводности жидкости на дли-
тельность воздействия напряжения. Поскольку при
импульсных воздействиях длительность приложенно-
го к противоположным электродам напряжения
обычно не превосходит нескольких сотен микросе-
кунд, то такой механизм инициирования вероятен в
жидкостях с большой удельной электропроводно-
стью, прежде всего в электролитах. Электротепловой
механизм инициирования автор считал редким для
импульсного пробоя жидкостей.
И.П. Кужекин трактовал механизм пробоя воды с
удельной электропроводностью 2,510–4 См/см электро-
тепловым [4] при напряженностях поля у острийных
электродов Е = (8 – 36) кВ/см. Через сотни – тысячи мик-
росекунд от момента приложения напряжения вблизи
острия возникает свечение, расширение которого приво-
дит к пробою промежутка. При Е = (36 – 180) кВ/см име-
ет место лидерная форма разряда, причем образова-
нию лидеров предшествует свечение высоковольт-
ного электрода. При Е > 180 кВ/см свечение до
возникновения лидеров не наблюдается. При малых
Е движение лидеров ступенчатое, при больших –
непрерывное.
Расчет динамики образования газового пузыря в
воде и его нагрева под воздействием приложенного к
электродам напряжения по электротепловой модели
при напряженности электрического поля до 10 кВ/см
приведен в [5]. Использование мультифизической
модели расчета в программе COMSOL показало, что
разряд в воде с удельной проводимостью 3 См/м на-
копительной емкости 5 мФ, заряженной до напряже-
ния 3 кВ, ведет к повышению температуры в межэ-
лектродном промежутке до (300 – 800) К и переходу
воды в парообразное состояние.
Электрический механизм пробоя идентифициро-
вался В.Я. Ушаковым [3] по отсутствию газообразо-
вания в жидкости до появления свечения, высокой
скорости прорастания ветви пробоя (до 105 м/с и бо-
лее), отсутствию зависимости электрической прочно-
сти от температуры жидкости вплоть до точки кипе-
ния и от электропроводности жидкости.
Рассматривая пробой низкопроводящих и ди-
электрических жидкостей, авторы работы [6] выдви-
гают идею о значительной роли эмиссии, ударной
ионизации и автоионизации молекул жидкости. По их
мнению, автоионизация происходит в приэлектрод-
ном слое жидкости под действием поля микрорельефа
поверхности электрода. Напряженность такого поля
может на три порядка превосходить среднюю напря-
женность поля в промежутке, а возникающие при ав-
тоионизации электроны движутся к аноду, размножа-
ясь по пути за счет ударной ионизации.
В [7] изучалось влияние импульсов напряжения
наносекундной длительности на пробой дистиллиро-
ванной воды с обоснованием электрострикции как
фактора развития возмущений оптической плотности
и разрежения воды, инициирующего пробой.
В кратком обзоре механизмов формирования
стримерных разрядов в жидкости [8] упомянуты
влияние факторов молекулярной ионизации и ионной
диссоциации, зависящей от электрического поля, ме-
ханизма Аугера (Auger mechanism), сопровождающих
электрический механизм пробоя.
Исследованию электрических и гидродинамиче-
ских характеристик разряда в воде при повышенном
гидродинамическом давлении (до 8 МПа) посвящена
работа [9]. Здесь изучался разряд емкостного накопи-
теля на 60 мкФ, заряженного до (8 – 13) кВ. Исследо-
вание показало, что в диапазоне (0,1 – 4) МПа в воде
присутствуют газовые пузырьки, которые влияют как
на предпробивные характеристики разряда, так и на
амплитуду возбуждаемой разрядом волны давления.
При этом в диапазоне до 3 МПа с увеличением гидро-
статического давления амплитуда импульса давления
возрастает, а при дальнейшем увеличении гидроста-
тического давления до 8 МПа – уменьшается.
Таким образом, исследователи четко выделяют
механизм формирования разряда в жидкости по элек-
тротепловой модели (при напряженности электриче-
ского поля до 36 кВ/см) и по электрической модели
(при напряженности свыше 180 кВ/см). В диапазоне
напряженностей, ограниченном указанными числен-
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4 65
ными значениями, ученые предложили «пузырьковую»
(«bubble») модель зажигания разряда в жидкости.
«Пузырьковая» модель зажигания разряда.
Одна из первых гипотез о механизме импульсного
электрического пробоя воды на основе «пузырько-
вой» модели зажигания как части электротепловой
модели была выдвинута Э.В. Яншиным. Результаты
исследований [10] позволили авторам сделать вывод о
том, что движение электронов в конденсированной
среде будет сопровождаться выделением в ней энер-
гии в таком количестве, которое обеспечит ударное
вскипание жидкости и образование микропузырьков,
приводящее к нарушению оптической однородности
жидкости. В этих пузырьках развиваются ионизаци-
онные явления, что и приводит к формированию вет-
ви пробоя. Э.В. Яншин отмечает возможность разви-
тия неустойчивостей в этой стадии, связывая с ними
неупорядоченную структуру дендритов. После пробоя
газового микропромежутка вновь происходит вскипа-
ние соседнего слоя жидкости у головки проросшего
лидера, далее процесс повторяется.
Дальнейшее развитие «пузырьковая» модель
пробоя полярных и неполярных диэлектрических
жидкостей получила в работах С.М. Коробейникова
[11]. Согласно результатам эксперимента, в условиях
низкого гидростатического давления пузырьки могут
как существовать вблизи электродов, так и образовы-
ваться с течением времени после приложения к ним
напряжения за счет микрокавитации, локального пе-
регрева жидкости и электрострикционных явлений.
Модель процессов, приводящих к пробою диэлектри-
ка, предполагала разряд в пузырьке при достижении
на нем критического напряжения, деформацию пу-
зырька кулоновскими силами, усиление поля в облас-
ти полюсов пузырька и переход разряда в жидкость
после достижения критической напряженности поля.
На основании теоретического анализа автор аналити-
чески получил частное решение для оценки времени
роста пузырька, которое он связывает с предпробой-
ным временем при подаче ступенчатого напряжения.
Согласно гипотезе автора [11], под действием
электрического поля после достижения на пузырьке
некоторого значения падения напряжения (обуслов-
ленного как ростом пузырька, так и величиной при-
ложенного к электродам напряжения) в нем возника-
ют ионизационные процессы (частичные разряды).
После разряда поле в пузырьке уменьшается вследст-
вие экранирования внешнего поля осевшими заряда-
ми, что вызывает ослабление либо прекращение ио-
низационных процессов. Действие электрического
поля на осевший заряд приводит к вытягиванию пу-
зырька вдоль поля, а также к продвижению заряда
вглубь жидкости со скоростью, определяемой под-
вижностью носителей заряда. При этом возможны две
ситуации: поддержание разряда в виде тлеющего раз-
ряда либо прекращение разряда.
В первом случае на пузырьке поддерживается
напряжение, по-видимому, соответствующее закону
Пашена. В последнем случае напряжение на пузырьке
растет, что ведет к повторному разряду и движению в
жидкости новой волны зарядов. Определяющий па-
раметр – давление на стенку пузырька – обусловлен
действием кулоновских сил на инжектированный и
поверхностный заряды и ростом давления в пузырьке
за счет нагрева газа в нем. Зажигание разряда в жид-
кости произойдет, когда напряженность поля вблизи
полюса пузырька достигнет критического значения.
Критерием зажигания разряда в жидкости автор
считал достижение некоторой критической напря-
женности Emax = (107 – 108) В/см. Предложенная пу-
зырьковая модель позволяет, по мнению автора, рас-
считать предпробойное время. Однако, величина на-
пряженности поля, при которой происходит пробой
жидкостей, определялась по формуле Мартина:
1,05,0 St
A
Eb
, (2)
где А – постоянная, зависящая от сорта жидкости и
полярности инициирующего электрода, t – длитель-
ность импульса приложенного напряжения, S – пара-
метр, зависящий от оголенной части электрода.
Исследования пробоя проводящих недегазирован-
ных жидкостей, результаты которых приведены в [12],
позволили авторам сделать вывод о том, что в диапазоне
электропроводности жидкости (2·10–5 – 2·10–3) См/см
в промежутках (3,5 – 13) см ее пробой в неоднород-
ном поле не связан с предварительным образованием
сплошного газового мостика даже при временах в
несколько десятков микросекунд. Газовые пузырьки
образуются вблизи электрода или головки канала раз-
ряда, а ионизация этих пузырьков способствует раз-
витию разрядного канала.
В [13] исследовались процессы инициирования и
распространения положительных подводных стриме-
ров в воде при применении импульсного напряжения
с длительностью 10 мкс на основании осциллографи-
рования электрических характеристик разряда и тене-
вой съемки развития разряда ультравысокоскорост-
ной камерой. Так, при напряженности поля у острий-
кового электрода 10 МВ/см были зафиксированы кла-
стеры микропузырьков вблизи электрода, внутри ко-
торых происходили микроразряды, характеризовав-
шиеся свечением в жидкости.
Приведенные результаты говорят о том, что ис-
следованием предпробойных характеристик жидко-
стей занимались ученые многих стран мира. Основой
исследований практически всегда был эксперимент с
использованием наиболее современной техники для
получения необходимых эмпирических зависимостей.
Зажигание разряда в проводящих жидкостях.
Исследованием механизмов формирования разряда в
проводящих жидкостях на протяжении ряда лет зани-
мались специалисты ИИПТ НАН Украины. Так, еди-
ный подход к описанию быстрых и медленных искро-
вых разрядов в конденсированных средах как волн
фазовых превращений предложен в [14]. В [15] изло-
жены результаты экспериментального исследования
влияния высокого гидростатического давления (до
50 МПа) и температуры (до 373 К) на стадию форми-
рования канала разряда в жидкости и канальную ста-
дию разряда. На основе этих экспериментальных дан-
ных величина напряжения зажигания разряда для
водных промежутков от 30 до 40 мм оценивается эм-
пирической формулой [15]:
66 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4
45,0
0
9,32
eln
gsz
rPU , (3)
mS
mS
n
/03,01,0;13,012,0
/1,05,0;12,01,0
0
0
,
где Uz – величина напряжения зажигания разряда, кВ;
Рgs – гидростатическое давление, Па; σ0 – удельная
электропроводность водного электролита, См/м; rel –
радиус закругления стержневого электрода, м.
Теоретическое описание начальной стадии раз-
ряда в проводящей жидкости, основанное на гипотезе
о развитии неустойчивостей в ее объеме под действи-
ем электрического поля, представлено в [16]. Матема-
тическая модель включала систему дифференциаль-
ных уравнений, описывающих развитие перегревной
неустойчивости с учетом электрогидродинамических
явлений и стабилизирующих факторов теплопереда-
чи. Отмечалась возможная роль электроконвективной
неустойчивости в процессе прорастания ветви пробоя.
Результаты расчета постоянной времени развития
перегревной неустойчивости для сферической гео-
метрии электродной системы сравнивались с дли-
тельностью долидерной стадии разряда, измеренной
экспериментально при скоростном фотографировании
предпробойной стадии разряда высоковольтного кон-
денсатора на водный промежуток с синхронным ос-
циллографированием его электрических характери-
стик. Сравнение результатов расчета и эксперимента
подтвердило правильность выдвинутой теории.
Развитие теории пробоя проводящих жидкостей
представлено в [2, 17]. Было выдвинуто предположе-
ние, что порог зажигания разряда в проводящей жид-
кости определится условиями, обеспечивающими са-
мостоятельность разряда в образовавшейся парогазо-
вой каверне. Картина зажигания представлялась сле-
дующим образом. Парогазовая полость образуется у
электрода с максимальной напряженностью, в резуль-
тате продолжающегося нагрева жидкости увеличива-
ется в своем размере d. Рост полости сопровождается
увеличением приложенного к ней напряжения U(d),
величина которого определяется в том числе разно-
стью потенциалов между электродами. Пробой по-
лости возможен при достижении пробивного напря-
жения и размера газового промежутка критических
значений, которые можно оценить формулой Пашена:
dpUdU cr )( , (4)
где р – давление газа в пузырьке.
Величина критических значений напряжения и
диаметра рассчитывалась для системы сферических
концентрических электродов с пренебрежением неод-
нородностью поля в каверне. Результаты расчетов
сравнивались с экспериментальными данными. Экс-
перимент проводился на электродной системе «острие
– плоскость», причем стержень выступал из-под изо-
лирующего наконечника в виде полусферы. Схема
экспериментальных исследований обеспечивала прак-
тически прямоугольный импульс напряжения в стадии
зажигания разряда. Эксперимент проводился в воде с
удельной проводимостью (10-1 – 10-3) См/м при атмо-
сферном гидростатическом давлении. Сравнение рас-
четных и экспериментальных значений напряжения
зажигания показало неплохую сходимость в диапазоне
изменения радиуса электрода-острия (0,5 – 5,0) мм и
межэлектродного промежутка (60 – 100) мм.
В соответствии с приведенной в [18] моделью
напряжение зажигания Uz должно определяться как
максимальное из двух величин:
crporz UUU ,max , (5)
где Upor – пороговое (минимальное) напряжение, при
котором возможно развитие перегревной неустойчи-
вости; Ucr – критическое напряжение ионизации газа в
образующихся в зонах нагрева пузырьках, которое
приводит к пробою пузырька и последующему обра-
зованию плазменной ветви пробоя.
Порог развития перегревной неустойчивости оп-
ределяется энергоемкостью источника и обеспечива-
ется поддержанием постоянного напряжения в межэ-
лектродном промежутке. В случае, когда источником
напряжения является заряженная конденсаторная ба-
тарея, пороговое напряжение определяется согласно
выражению
CR
rc
U elp
por
0
2
, (6)
где ρ – плотность жидкости, кг/м3; сp – удельная теп-
лоемкость жидкости, Дж/(кг·К); σ0 – электропровод-
ность жидкости, См/м; α – температурный коэффици-
ент электропроводности жидкости, К–1; R – сопротив-
ление межэлектродного промежутка, Ом; С – емкость
конденсаторной батареи, Ф; rel – радиус анода, м.
Для электродной системы стержень – плоскость
сопротивление межэлектродного промежутка может
быть рассчитано по выражению (7) с использованием
расчетной схемы, представленной на рис. 2, в которой
электродная система моделируется концентрическими
полусферами [2].
210
11
2
1
rr
R
, (7)
Рис. 2. Схема расчета сопротивления промежутка
в электродной системе стержень – плоскость:
1 – электрод-анод (стержень); 2 – электрод-катод
(плоскость); 3 – изолятор; l – длина межэлектродного
промежутка, м; r2 = l+ r1
Критическое напряжение Ucr определяется как
напряжение пробоя пузырька диаметром dcr, появ-
ляющегося в зонах максимального нагрева жидкости.
Согласно [2], для электродной системы, приведенной
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4 67
на рис. 2, критическое напряжение пробоя газового
пузырька можно определить по выражению
1
1
0
0 1
11
1
1
ln
r
d
h
hdpc
dpB
U
crcr
cr
cr , (8)
где В, с – эмпирические константы, зависящие от со-
става газа внутри пузырька (например, для паров во-
ды при Е/р = 120 – 800 (В·м)/Н константы B = 290,
c = 0,3 – 0,6); p0 – нормальное атмосферное давление,
p0 ≈ 105 Па; h = r2/r1; dcr – критический (минимальный)
размер пузырька, при котором происходит его про-
бой, определяется согласно (9):
10 1ln rdpcd . (9)
Расчет по формуле (8) предполагает следующие
допущения:
поле внутри пузырька однородно;
давление внутри пузырька равно атмосферному;
напряжение U(d), приложенное к пузырьку, оп-
ределяется как разность потенциалов между поверх-
ностью электрода-анода и эквипотенциальной по-
верхностью, отстающей от нее на расстоянии d;
искажения, вносимые пузырьком в распределе-
ние поля в приэлектродной области, не учитываются;
напряжение пробоя пузырька определяется зако-
ном подобия Пашена.
Представленная пузырьковая модель позволяет
оценить напряжение зажигания электрического раз-
ряда в воде при нормальных атмосферных условиях.
Обоснование пузырьковой модели разряда по
результатам осциллографирования его электриче-
ских характеристик. Физическая сущность пузырь-
ковой модели хорошо анализируется при обработке
осциллограмм пороговых режимов разряда в водном
электролите при повышенном гидростатическом дав-
лении (рис. 3). В этих режимах можно наблюдать за-
жигание разряда (свечение) вблизи анода, но стример
либо не достигает противоположного электрода-
катода (рис. 3,а), либо остаточное напряжение на кон-
денсаторе на момент начала канальной стадии на-
столько мало, что ток активной стадии разряда срав-
ним с предпробойными токами (рис. 3,б). Осцилло-
граммы были получены на лабораторном стенде, по-
зволяющем моделировать высоковольтный пробой
водного промежутка в условиях высокого гидроста-
тического давления [19].
Как видно из рис. 3,а, момент срабатывания фо-
тодиодного датчика, установленного на расстоянии
60 мм напротив канала разряда для регистрации на-
чала свечения, совпадает с характерным изгибом
кривой тока на стадии формирования разряда. Для
качественного анализа физических процессов, про-
исходящих на этой стадии разряда, были построены
временные зависимости изменения активного сопро-
тивления водного промежутка в электродной систе-
ме (отношение напряжения на промежутке к току в
нем). Зависимости приведены на рис. 4. Они соот-
ветствуют результатам обработки осциллограмм,
изображенных на рис. 3.
Анализ данных рис. 4 показал, что стадию фор-
мирования электрического разряда в жидкости можно
разбить на ряд временных фаз.
а б
Рис. 3. Осциллограммы пороговых режимов электрического
разряда емкости С = 2,47 мкФ, заряженной до напряжения
U0, в электродной системе «острие-плоскость» с радиусом
острия-анода rel = 1,5 мм и длиной межэлектродного про-
межутка l = 24 мм, заполненной водным электролитом с
удельной электропроводностью σ0 = 0,2 См/м при гидроста-
тическом давлении Рgs = 10 МПа:
1 – напряжение на разрядном промежутке; 2 – разрядный
ток; 3 – сигнал фотодиодного датчика, регистрирующего
свечение вблизи анода; а – U0 = 17 кВ; б – U0 = 18,5 кВ
а
б
Рис. 4. Изменение сопротивления водного промежутка,
рассчитанное по осциллограммам рис. 3:
а – U0 = 17 кВ; б – U0 = 18,5 кВ
В момент приложения напряжения к межэлек-
тродному промежутку в водном электролите через
него начинают протекать предпробойные токи. Под
их действием происходит джоулев нагрев, что сопро-
вождается повышением температуры электролита и
снижением активного сопротивления промежутка в
фазе 1.
На границе фаз 1 и 2 происходит стабилизация
сопротивления с его последующим ростом в фазе 2.
Мы предполагаем, что данное изменение вызвано
началом процесса образования газовых пузырьков
вблизи электрода-катода. В результате площадь по-
верхности катода, соприкасающейся с электролитом,
68 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4
уменьшается, а плотность тока и температура грани-
цы соприкосновения продолжают возрастать.
На границе фаз 2 и 3 сопротивление снова начи-
нает уменьшаться. Мы считаем, что в этот момент
времени размер газового пузырька достигает крити-
ческого значения, при котором остаточное напряже-
ние, приложенное к электродной системе, способст-
вует пробою пузырька с образованием стримера. Сле-
дует отметить, что при относительно малом гидроста-
тическом давлении жидкость уже насыщена газовыми
включениями, поэтому длительность фаз 1 и 2 в этом
случае гораздо меньше, чем при повышенном давле-
нии, что неоднократно было подтверждено опытным
путем. Рост стримера (либо системы стримеров) ведет
к уменьшению сопротивления за счет уменьшения
расстояния между его головкой и катодом, а также
дальнейшего увеличения температуры электролита.
Фаза роста стримеров может завершиться затуханием
(рис. 4,а) с последующим восстановлением сопротив-
ления промежутка, либо достижением стримером ка-
тода, образованием канала малой проводимости с вы-
делением оставшейся в накопителе энергии в актив-
ной стадии разряда и резким уменьшением сопротив-
ления (рис. 4,б).
Выводы.
1. Выполнен обзор и анализ современных пред-
ставлений о предпробойных процессах при высоко-
вольтном электрическом разряде в жидкости, который
показал, что «пузырьковая» («bubble») модель зажи-
гания разряда в жидкости применима при напряжен-
ности электрического поля (36 – 180) кВ/см.
2. По результатам экспериментальных исследова-
ний электрических характеристик разряда в водном
электролите при повышенном гидростатическом дав-
лении и минимальном напряжении, обеспечивающем
зажигание разряда, получила дальнейшее развитие
пузырьковая модель стадии формирования его высо-
ковольтного пробоя. Предложено качественное опи-
сание трех фаз стадии формирования плазменного
канала в жидком электролите.
3. Дальнейшее развитие методики расчета пред-
пробойных характеристик электрического разряда в
жидкости на основе пузырьковой модели может опре-
делить пути повышения эффективности работы ряда
высоковольтных электроразрядных устройств.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
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 неод-
нородном 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 Con-
trol (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 Phys-
icsys. – 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 Initia-
tion 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 At-
tenuation 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. Меха-
низм импульсного электрического пробоя воды // Докл. АН
СССР. – 1974. – Т.214. – №6. – С. 1303-1306.
11. Ушаков В.Я., Климкин В.Ф., Коробейников С.М., Лопа-
тин В.В. Пробой жидкостей при импульсном напряжении. –
Томск: Изд-во НТЛ, 2005. – 488 с.
12. Clements J.S., Sato M., Davis R.N. Preliminary investiga-
tion 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 posi-
tive 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 по-
гружные установки со стабилизацией электрогидроим-
пульсного 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 мате-
риалов. – 2017. – Т.53. – №4. – C. 47-52. doi:
10.5281/zenodo.1053757.
REFERENCES
1. Gulyi G.A. Osnovy razriadnoimpul'snykh tekhnologii [Ba-
sics of discharge impulse technologies]. Kiev, Naukova Dumka
Publ., 1990. 208 p. (Rus).
2. Krivitskii E.V. Dinamika elektrovzryva v zhidkosti [Dynam-
ics 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).
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4 69
4. Kuzhekin I.P. Investigation of the breakdown of a liquid in
an inhomogeneous field with rectangular wave stresses. Techni-
cal 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 Con-
trol (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 Physic-
sys, 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 Initia-
tion 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 Char-
acteristics, 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 [Break-
down of liquids under impulse voltage]. Tomsk, NTL Publ.,
2005. 488 p. (Rus).
12. Clements J.S., Sato M., Davis R.N. Preliminary investiga-
tion 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 posi-
tive 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. Techni-
cal 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 im-
pact. 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 calcula-
tion 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.
Поступила (received) 05.04.2018
Жекул Василий Григорьевич1, к.т.н., ст. науч. сотр.,
Хвощан Олег Вильямович1, к.т.н., ст. науч. сотр.,
Смирнов Алексей Петрович1, к.т.н., ст. науч. сотр.,
Тафтай Эдуард Иванович1, мл. науч. сотр.,
Швец Иван Сафронович1, к.ф.-м.н., вед. науч. сотр.
1 Институт импульсных процессов и технологий (ИИПТ)
НАН Украины,
54018, Николаев, просп. Богоявленский, 43-А,
тел/phone +380 512 224113,
e-mail: Smirnovap1978@gmail.com, Khvoshchan@gmail.com
V.G. Zhekul1, O.V. Khvoshchan1, O.P. Smirnov1, E.I. Taftaj1,
I.S. Shvets1
1 Institute of Pulse Processes and Technologies (IPPT) of NAS
of Ukraine,
43-A, Bohoyavlensky Ave., Mykolayiv, 54018, Ukraine.
Analysis and development of the bubble model of the formation
stage of high-voltage breakdown of the water gap.
Purpose. A high-voltage underwater electric explosion, real-
ized by discharging a capacitor into a water gap, is character-
ized by three main stages: the stage of formation of the plasma
channel, the channel stage and post-discharge one. Substan-
tially, the channel, post-discharge stages and the efficiency of
energy release in the channel and the increase in the hydrody-
namic effect on the object being processed depend on the pa-
rameters of the stage of formation. The purpose of the work
was to review the existing mechanisms for the formation of a
high-voltage discharge channel with the analysis and devel-
opment of a bubble model of the stage of formation of water
gap breakdown. Methodology. We have applied the analysis of
existing theories on the formation of a high-voltage discharge
channel, the carrying out of electrophysical studies with the
processing of the obtained data. Results. A review and analy-
sis of modern concepts of pre-breakdown processes in a high-
voltage electric discharge in a liquid showed that the «bubble»
model of the ignition of a discharge is applicable at an electric
field strength (36 – 180) kV/cm. We have further developed the
bubble model of the stage of formation of high-voltage break-
down on the results of experimental studies of the electrical
characteristics of the discharge in the aqueous electrolyte with
increased hydrostatic pressure and minimum voltage provid-
ing ignition of the discharge. A qualitative description of three
phases of the stage of formation of the plasma channel in the
liquid electrolyte is proposed. Originality. We have further
developed the bubble model of the stage of formation of high-
voltage breakdown of the liquid electrolyte on the results of
experimental studies of the electrical characteristics of the
discharge in the aqueous electrolyte with increased hydro-
static pressure and minimum voltage providing ignition of the
discharge. A qualitative variation of the resistance of the gap
in the pre-breakdown stage of the discharge is considered.
Practical value. Determination of the scientific basis for creat-
ing a methodology for calculating the pre-breakdown charac-
teristics of an electric discharge to improve the efficiency of
electric discharge devices. References 19, figures 4.
Key words: high-voltage electric discharge, liquid electrolyte,
oscillogram, pre-breakdown processes, bubble model.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-147948 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2074-272X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-02T09:08:04Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Жекул, В.Г. Хвощан, О.В. Смирнов, А.П. Тафтай, Э.И. Швец, И.С. 2019-02-16T12:09:49Z 2019-02-16T12:09:49Z 2018 Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка / В.Г. Жекул, О.В. Хвощан, А.П. Смирнов, Э.И. Тафтай, И.С. Швец // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 4. — С. 63-69. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.4.11 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147948 537.528 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 Виконано огляд і аналіз сучасних уявлень про передпробійні процеси при високовольтному електричному розряді в рідині. Показано, що «бульбашкова» («bubble») модель запалювання розряду може бути застосована при напруженості електричного поля (36 – 180) кВ/см. За результатами експериментальних досліджень електричних характеристик розряду у водному електроліті при підвищеному гідростатичному тиску і мінімальній напрузі, що забезпечує запалювання розряду, отримала подальший розвиток бульбашкова модель стадії формування його високовольтного пробою. Запропоновано якісний опис трьох фаз стадії формування плазмового каналу в рідкому електроліті. Purpose. A high-voltage underwater electric explosion, realized by discharging a capacitor into a water gap, is characterized by three main stages: the stage of formation of the plasma channel, the channel stage and post-discharge one. Substantially, the channel, post-discharge stages and the efficiency of energy release in the channel and the increase in the hydrodynamic effect on the object being processed depend on the parameters of the stage of formation. The purpose of the work was to review the existing mechanisms for the formation of a high-voltage discharge channel with the analysis and development of a bubble model of the stage of formation of water gap breakdown. Methodology. We have applied the analysis of existing theories on the formation of a high-voltage discharge channel, the carrying out of electrophysical studies with the processing of the obtained data. Results. A review and analysis of modern concepts of pre-breakdown processes in a highvoltage electric discharge in a liquid showed that the «bubble» model of the ignition of a discharge is applicable at an electric field strength (36 – 180) kV/cm. We have further developed the bubble model of the stage of formation of high-voltage breakdown on the results of experimental studies of the electrical characteristics of the discharge in the aqueous electrolyte with increased hydrostatic pressure and minimum voltage providing ignition of the discharge. A qualitative description of three phases of the stage of formation of the plasma channel in the liquid electrolyte is proposed. Originality. We have further developed the bubble model of the stage of formation of highvoltage breakdown of the liquid electrolyte on the results of experimental studies of the electrical characteristics of the discharge in the aqueous electrolyte with increased hydrostatic pressure and minimum voltage providing ignition of the discharge. A qualitative variation of the resistance of the gap in the pre-breakdown stage of the discharge is considered. Practical value. Determination of the scientific basis for creating a methodology for calculating the pre-breakdown characteristics of an electric discharge to improve the efficiency of electric discharge devices. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка Analysis and development of the bubble model of the formation stage of high-voltage breakdown of the water gap Article published earlier |
| spellingShingle | Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка Жекул, В.Г. Хвощан, О.В. Смирнов, А.П. Тафтай, Э.И. Швец, И.С. Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| title | Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка |
| title_alt | Analysis and development of the bubble model of the formation stage of high-voltage breakdown of the water gap |
| title_full | Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка |
| title_fullStr | Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка |
| title_full_unstemmed | Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка |
| title_short | Анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка |
| title_sort | анализ и развитие пузырьковой модели стадии формирования высоковольтного пробоя водного промежутка |
| topic | Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| topic_facet | Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147948 |
| work_keys_str_mv | AT žekulvg analizirazvitiepuzyrʹkovoimodelistadiiformirovaniâvysokovolʹtnogoproboâvodnogopromežutka AT hvoŝanov analizirazvitiepuzyrʹkovoimodelistadiiformirovaniâvysokovolʹtnogoproboâvodnogopromežutka AT smirnovap analizirazvitiepuzyrʹkovoimodelistadiiformirovaniâvysokovolʹtnogoproboâvodnogopromežutka AT taftaiéi analizirazvitiepuzyrʹkovoimodelistadiiformirovaniâvysokovolʹtnogoproboâvodnogopromežutka AT švecis analizirazvitiepuzyrʹkovoimodelistadiiformirovaniâvysokovolʹtnogoproboâvodnogopromežutka AT žekulvg analysisanddevelopmentofthebubblemodeloftheformationstageofhighvoltagebreakdownofthewatergap AT hvoŝanov analysisanddevelopmentofthebubblemodeloftheformationstageofhighvoltagebreakdownofthewatergap AT smirnovap analysisanddevelopmentofthebubblemodeloftheformationstageofhighvoltagebreakdownofthewatergap AT taftaiéi analysisanddevelopmentofthebubblemodeloftheformationstageofhighvoltagebreakdownofthewatergap AT švecis analysisanddevelopmentofthebubblemodeloftheformationstageofhighvoltagebreakdownofthewatergap |