Пассивных параметров

10.1. Работа пассивных нейтрализаторов. Электрические заряды очень часто возникают на поверхности твердых диэлектриков. Они могут быть нейтрализованы ионами окружающего воздуха.

У пассивных нейтрализаторов разряд, являющийся источником ионов, возникает в поле нейтрализуемых заря-

Принцип действия пассивных и активных нейтрализаторов одинаков, потому что нейтрализуемые заряды притягивают к себе ионы противоположного знака, которые генерируются коронным разрядом. Различие лишь в том, что у пассивных нейтрализаторов коронный разряд возникает за счет достаточно сильного поля нейтрализуемых зарядов, а у активных — коронный разряд создается источником питания, что позволяет нейтрализовать область с малой плотностью заряда.

стей является уменьшение содержания или полное удаление воды [57]. (При электризации твердых тел соответствующие правила требуют добавления воды или увеличения относительной влажности, см. гл. 2.) Одним из методов снижения уровня электризации является введение зарядов противоположного знака в толщу жидкости с помощью пассивных нейтрализаторов [45, 46]. Наиболее простым методом является использование заземленных ионизирующих электродов типа игл или лезвий. Такие электроды дают ток, который идет на нейтрализацию зарядов в текущей жидкости [82]. Эффективность пассивного нейтрализатора значительно возрастает, если между стенками металлической трубы и жидкостью имеется слой изоляционного материала, как показано на 47 [42, 45, 46]. Ионы, возникшие при разряде, нейтрализуют ионы противоположной полярности в жидкости. Диэлектрическая проницаемость жидкостей выше, чем газов, поэтому для инициирования разряда в жидкости требуются более сильные электрические поля. Как плотность начального заряда в жидкости, так и эффективность нейтрализатора может меняться, поэтому на практике необходим контроль остаточного заряда как пока-

затель работы нейтрализатора. Работа активных нейтрализаторов контролируется легче. Поэтому на практике чаще применяют активные нейтрализаторы, несмотря на очевидную простоту конструкции пассивных нейтрализаторов.

Конструкции пассивных нейтрализаторов посвящен ряд публикаций [31, 50, 111, 114]. Было исследовано влияние вида электродов, их числа при прочих одинаковых условиях: радиусе кривизны электрода, расстоянии от заряженной поверхности и поверхностной плотности заряда. Коронный разряд инициировался сначала одной иглой, затем рядом . игл и наконец проводом [52]. Опыты показали, что при одних и тех же условиях остаточная плотность поверхностного заряда выше при использовании проволочного корони-рующего электрода ( 53). Это легко объяснить, если учесть взаимное влияние расположенных близко друг от друга игл. Провод можно сравнить с бесконечным числом игл, расположенных вплотную друг к другу. Критическое значение поверхностной плотности заряда увеличивается при увеличении числа игл. Кроме того, чем плотнее расположены иглы, тем однороднее нейтрализация.

При уменьшении радиуса кривизны заземленной иглы или провода пороговый уровень поля для пассивных нейтрализаторов уменьшается и ток короны возрастает. Радиус кончика иглы нельзя сделать меньше 10 мкм, а расстояние между иглами обычно берется 5—25 мм. Если иглы расположить ближе, то будет происходить сильное взаимное экранирование игл. Если расстояние между иглами будет больше, то возможно появление зон с неустраненным зарядом. Длина пассивных нейтрализаторов обычно не менее 20 мм [97]. Они представляют собой металлическую основу, к которой прикреплены тонкие иголочки, торчащие в разные стороны. Электрическое поле, создаваемое такими нейтрализаторами, неоднородное (см. гл. 3).

Для пассивных нейтрализаторов, в которых в качестве коронирующего электрода используется провод, диаметр

15.1. Влияние расстояния до заряженной поверхности. Влияние изменения расстояния между нейтрализатором и заряженной поверхностью носит двоякий характер. У пассивных нейтрализаторов коронный разряд появляется под воздействием заряженной поверхности. Если нейтрализатор расположен слишком далеко, то разряд будет слабый, появится мало носителей зарядов и эффективность нейтрализации не будет большой. Носители заряда все же будут двигаться под воздействием поля между нейтрализатором и заряженной поверхностью. Если еще увеличить расстояние, то носители зарядов будут двигаться в еще более слабом поле [12]. Этот процесс снижает эффективность нейтрализатора. Для активных нейтрализаторов существенным является только изменение расстояния, поскольку коронный разряд в них не зависит от заряженной поверхности, а происходит под действием напряжения питания. Слабое поле и большое расстояние особенно сильно снижают эффективность нейтрализаторов, работающих на переменном напряжении. Основная причина этого заключается в том, что гораздо легче происходит рекомбинация положительных и отрицательных носителей зарядов во время движения на большое расстояние. Воздушный поток может в некоторой* степени помочь носителям зарядов быстрее достичь поверхности [70]. У радиоактивных нейтрализаторов носители зарядов образуются не в одной точке, а в объеме. Если место установки нейтрализатора выбрано оптимально, то носители зарядов рождаются непосредственно перед поверхностью. Но и в этом случае они движутся под действием поля, созданного заряженной поверхностью.

Эффективность работы пассивных нейтрализаторов строго зависит от расстояния до заряженной поверхности [14]. В связи с этим диапазон характерных расстояний определяется строго в пределах от 10 до 40 мм. Если нейтрализатор расположен слишком близко к движущейся заряженной поверхности (на расстоянии менее 10 мм), происходит перекомпенсация [75]. Если расстояние превышает 40 мм, то нейтрализация будет недостаточной ( 64).

Исследования пассивных нейтрализаторов свидетельствуют, что при радиусе коронирующего электрода (провода), примерно равном 1 мм, коронный разряд инициируется при меньшей плотности отрицательного заряда на плоскости [52, 77].

Элементы цепи, для описания работы которых, кроме пассивных параметров, необходимо вводить э. д. с., называют активными. К активным элементам относят все источники электрической энергии и некоторые приемники, при описании процессов в которых нельзя ограничиться только пассивными параметрами (аккумуляторы при зарядке, двигатели постоянного тока и др.).

Основными единицами заряда, тока и времени в Международной системе единиц (СИ) являются: кулон (Кл), ампер (А) и секунда (с). Для тока используют также производные единицы: миллиампер — 1 мА = 10~3 А и микроампер - 1 мкА = 10~6 А. Свойства приемников характеризуют параметрами элементов электрической цепи: сопротивлением г, индуктивностью L, взаимной индуктивностью М и емкостью С. Элементы электрической цепи, поглощающие или накапливающие энергию магнитного или электрического поля и характеризуемые параметрами г, L, М, С, называют пассивными ( 1.4, а, б, в, г). Источники, заряженные аккумуляторы, двигатели постоянного тока, электронные лампы, транзисторы, диоды, для характеристики работы которых кроме пассивных параметров необходимо вводить э. д. с., называют активными.

При сравнении различных звеньев активных фильтров обычно в качестве критериев используют диапазон собственных частот (Ос.п полюсов, их добротность Q и чувствительность шс.п и Q относительно активных и пассивных параметров схемы. В этой связи добротность и собственная частота полюса удобны для описания частотной характеристики звена и определяются через коэффициенты знаменателя следующим образом:

С учетом этого в более подробной записи матрица пассивных параметров схемы

где Yy — матрица пассивных параметров'многополюсника (узловых

Здесь Zy— матрица пассивных параметров многополюсника (узловых сопротивлений) (см. табл. 3-1);

где матрица пассивных параметров

где матрица пассивных параметров

Общим свойством всех рассматриваемых уравнений является независимость матриц параметров схемы замещения системы от матриц параметров ее режима. Это свойство присуще линейным уравнениям. Следовательно, во всех случаях, когда требуется найти те или иные параметры режима системы, необходимо решать системы линейных уравнений. Общее решение может быть получено с помощью обратной матрицы пассивных параметров системы.

В сложных электрических системах не всегда удается воспользоваться этим приемом. Высокий порядок матриц пассивных параметров, характерный для сложных систем, затрудняет выполнение операции обращения. Поэтому многие программы, составленные для ЦВМ и предназначенные для расчетов параметров режима сложных электрических систем и сетей, предусматривают использование различных методов численного решения систем уравнений, не требующих обращения матриц. Известно большое число таких методов, применяющихся в практике расчетов электрических систем. Ниже рассматриваются наиболее характерные из них. Разбор этих методов выполнен на примере узловых уравнений. Однако принципиально возможно их применение и для решения других линейных уравнений, характеризующих режим сложной электрической системы.

ческой устойчивости переток активной мощности в рассматриваемом сечении в данной послеаварий-ной схеме с учетом управляющих воздействий ПА, направленных на изменение пассивных параметров сети, например, отключение шунтирующих реакторов; в частности, он может совпасть с пределом в исходной схеме при возмущении в виде аварийного небаланса мощности; кРи5 — наброс мощности в сечении, обусловленный аварийным небалансом