Analyzing the Volume Charge Accumulation during Avalanche-to-Streamer Transitions in Air in Strong Uniform Electric Fields
Abstract
The results from mathematical modeling of avalanche-to-streamer (ATS) transitions in a discharge gap with a strong uniform electric field are presented. The gap is filled with air under normal atmospheric conditions. A criterion for the ATS transition has been adopted, according to which the minimum value of the field strength E between the avalanche and its trace (Emin) must be equal to the critical value Ecr. At E = Ecr, the impact ioni.ation intensity of molecules by free electrons in electronegative gas is equal to the free electrons trapping intensity. Single avalanche-to-streamer (SATS) and multi avalanche-to-streamer (MATS) transitions have been studied. It is shown that in the MATS transition, free electrons are accumulated slower than in the SATS transition. As a result, the critical number of electrons necr accumulated in the avalanche at the time of the MATS transition is fewer than it is at the time of the o SATS transition. In the latter case, the values necr ≈4-108 were obtained if the single avalanche-to-streamer transition occurs far from the electrodes. If it occurs near them, the values of necr are somewhat larger.
References
Бортник И.М. Белогловский А.А. Верещагин И.П. и др. Электрофизические основы техники высоких напряжений. 3-е изд./Под ред. И.П. Верещагина. М.: Изд-во МЭИ, 2018, 704 с.
Галимова А.В., Белогловский А.А. Расчёт и анализ электронных лавин и лавинно-стримерных переходов в сильном электрическом поле. — Тезисы докладов XXIV Междунар. науч- но-техн. конф. студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», 15—16 марта 2018 г., Москва. М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2018, 1109 с.
Белогловский А.А. Перераспределение электрического поля в электронной лавине при однолавинно-стримерном переходе в воздухе. — Материалы XXVI Междунар. конф. «Электромагнитное поле и материалы (фундаментальные физические исследования)». М.: ИНФРА-М, 2018, с. 438—450.
Белогловский А.А. Оценка влияния формы лавинно-стри- мерного перехода на распространение катодонаправленного стримера в воздухе. — Вестник МЭИ, 2016, № 3, с. 29—34.
Белогловский А.А., Верещагин И.П. Трёхмерное математическое моделирование стримерного разряда в воздухе с учётом ветвления: экономичный расчёт электрического поля. — Электричество, 2011, № 11, с. 17—24.
#
Bortnik I.M., Beloglovskiy A.A., Vereshchagin I.P. et al. Elektrofizicheskiye osnovy tekhniki vysokikh napryazheniy. 3-ye izd./Pod red. I.P. Vereshchagina (Electrophysical Basics of High Voltage Engineering 3th ed.). Moscow, Publ. of MEI, 2018, 704 р.
Galimova A.V., Beloglovskiy A.A. Raschot i analiz elektronnykh lavin i lavinno-strimernykh perekhodov v sil’nom elektricheskom pole. — Tezisy dokladov XXIV Mezhdunar. nauchno-tekhn. konf. studentov i aspirantov «Radioelektronika, elektrotekhnika i energetika», 15—16 marta 2018 g, Moskva (Calculation and analysis of electron avalanches and avalanche-streamer transitions in a strong electric field. - Abstracts of the XXIV Intern. Scientific and Technical Conf. of Undergraduate and Graduate Students «Radioelectronics, Electrical Engineering and Power Engineering», March 15-16, 2018, Moscow). Moscow, LLC «Tsentr poligraficheskikh uslug «Raduga», 2018, 1109 p.
Beloglovskiy A.A. Pereraspredeleniye elektricheskogo polya v elektronnoy lavine pri odnolavinno-strimernom perekhode v vozdukhe. — Materialy XXVI Mezhdunar. konf. «Elektromagnitnoye pole i materialy (fundamental’nyye fizicheskiye issledovaniya»). (Redistribution of the Electric Field in an Electron Avalanche During a One-Avalanche-Streamer Transition in Air. Materials of the XXVI Intern. Conf. «Electromagnetic Field and Materials (Fundamental Physical Research)». Moscow, INFRA-M, 2018, pp. 438-450.
Beloglovskiy A.A. Vestnik MEI — in Ruus. (Bulletin of Moscow Power Engineering Institute), 2016, No. 3, pp. 29—34.
Beloglovskiy A.A., Vereshchagin I.P. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2011, No. 11, pp. 17—24.
