气体的放电过程在通常情况下气体是不导电的,但在高压电场的作用下气体内部的电子便会获得足够的能量成为自由电子而导电,被称为自发性电离现象。气体的自发性电离是建立在非均匀性电场中。在均匀性电场中,随着电压的增加,只要其间任何一点发生电离,两极间将立即充满带电离子,整个空间的气体被击穿。此时电流急剧增加而形成火花放电。而在非均匀性电场中,电场强度则随两极间的距离增大而迅速下将,图示出了气体的电离曲线。
如图所示,在OA段,气体仅借助于自身存在的少量自由电子导电,随着电压的升高,电流也逐渐加大,即自由电子的数量随着电压的升高而逐渐增加。当电压到达A‘点时,电流已达到饱和,不再增加,这时的电流称饱和电流。此时,气体的导电能力只取决于气体中的离子与电子数,与电场强度无关。当电压升至‘B点时,自由电子获得足够的能量,碰撞中性分子使其电离,并开始由离子输送电流,该点的电压称为临界电离电压。
随着电压的继续升高,电场强度也逐渐增大,在图曲线的BC段,气体主要靠阴离子导电,这是因为阴离子的迁移率要比阳离子大,离子在单位场强中的运动速率即为离子的迁移率。
当电压升高到C‘点时,电场中不断产生新的离子,这时正负离子均参与导电,即出现“电子雪崩”现象。此时,在电晕极周围的小区域内,在黑暗环境下可观察到淡兰色的光点,还可听到哩哩声和嶙啪的爆裂声,这些兰色的光点或光环就是电晕,故该段称为电晕放电段,电离过程称为电晕电离过程,
此时通过气体的电流称为电晕电流,电捕焦油器就是利用电晕放电段工作的。对于开始产生电晕的电压即‘点称为临界电晕电压,两极的电场强度为临界电场强度,两极间产生的电流叫电晕电流。
在电晕区内的阳离子立即被电晕极吸引而失去电荷,而阴离子则受电晕极的排斥驱向沉淀极。随着电压的增大,电晕区也随之扩大。
当电压上升到D‘点时,两极间产生火花,甚至产生电弧,气体被击穿,‘该点电压称为火花放电电压。火花放电时,电压急剧下降,同时在极短的时间内两极间通过大量电流,这种现象在工程中应尽可能避免发生。气体被击穿的范围一般仅限于距电晕极表面2~3mm的距离内。在这个区域内产生电晕有利于提高焦油的捕集效果。电晕区外的空间被称为电晕外区,不应该有任何击穿现象发生。
