在特殊功能接閃器試驗中,我們需要模擬靜電場,平板電極間置入一根接閃器或其他用于驗的金屬部件,如先導體、探棒等,場強均將隨之變化,所以針對置入電場中的各種實驗物體的擺放位置,需要進行෴模擬計𓆉算,以排除特殊針的擾動范圍與輔助器件重合的現象。
一、接閃器置入模擬場中的場強分布變化。
當接閃器試品放入極板間,將會對電場分布造成改變,
圖1 接閃器電場分布
(電場方向+彩虹圖)
從電場方向圖來看,接閃器處于均勻垂直電場內。
圖2 接閃器電場強分布
(彩虹圖)
按50kV高𒆙壓在2.5m距離產生20kV/m的場強,從圖9場強彩虹圖來看,綠色區域為20kV/m,綠色范圍越大越均勻越好,接閃器本體和ꦯ尖峰均被綠色區域(20kV/m)包裹。
接閃器桿體和尖端外電場線處于均勻空間,接閃器自身產生的電場變化高于邊緣效應,且沒有電場變化🐠的重合區域,可以確定為理想電場測試條件。從接閃器造成的電場變化來看,接閃器底部與0電位大地相連,基本沒有變化,向上出現燈泡狀電場彩虹圖。
圖3 接閃桿頂端為尖針和圓頭對靜電場的擾動基本一致
(場強線圖)
在靜電場中,接閃器擾動電場線的效果不隨針尖形狀的變化而變化,針尖的曲率半徑只在脈沖場中起到擾動作用,ꦚ如圖3♊所示。
二、接閃概率試驗的雙針布設
圖4 距離過近的雙針間場強增加
(雙針電場方向向上特寫)
按照左側場強色標讀取雙針間的場強約28kV/m,高于均勻場強20kV/m,如果進行概率實驗,普通針一側也將會獲得特殊針擾動的電場效果,從🅰而增加接閃概率。所以進行接閃概率試驗時💞,雙針距離是一個重要試驗條件。
圖5 等高雙針置入電場后的場強變化
(場強線圖)
從動圖5對比可以看出,雙針在拉遠到一定距離,其上方的電場均勻度將會改善,從🎀雙針合一現象,到ꦆ雙針互不干擾,體現各自性能,所以按照我們大量距離推算,間距d應大于等于針高h。
三、接閃器與先導體的布設
圖6 接閃角度試驗中的先導與接閃器的布置
(場強線圖)
通過對先導體的模擬研究我們發現,無論延伸測試的金屬體連接๊在高壓端還是低壓端,在⛄靜電場中擾動范圍和效果是一致的,所以從圖6中看到,先導端點與接閃器的尖端保持在d=h時,期間才會出現均勻電場區域。
四、小結
通過大量🐈的模擬統計,我們可以得出以下結論,伸長出極板的金屬物體(默認桿狀),其擾動靜電場的半徑r滿足r=0.5h,h為金屬物體自身長度,所以在實驗中如果要布設2只以上的被測金屬物,無論是高壓電極還是低壓電極,其間距應保持d≥h。我們看到有些測試機構在高壓電極吊起長長的先導棒,這顯然是影響測試結果的方法。
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