Типи розрядів. Види розрядів у газах Теорія іонізації повітря

Іскровий розряд виникає у тих випадках, коли напруженість електричного поля досягає пробивного для даного газу значення Значення залежить від тиску газу; для повітря при атмосферному тиску воно становить близько . Зі збільшенням тиску зростає. Відповідно до експериментального закону Пашена ставлення пробивної напруженості поля до тиску приблизно постійно:

Іскровий розряд супроводжується утворенням звивистого, розгалуженого каналу, що яскраво світиться, по якому проходить короткочасний імпульс струму великої сили. Прикладом може служити блискавка; довжина її буває до 10 км, діаметр каналу - до 40 см, сила струму може досягати 100 000 і більше ампер, тривалість імпульсу становить близько 100 000 .

Кожна блискавка складається з декількох (до 50) імпульсів, що йдуть по тому самому каналу; їхня загальна тривалість (разом із проміжками між імпульсами) може досягати кількох секунд. Температура газу в іскровому каналі буває до 10000 К. Швидке сильне нагрівання газу призводить до різкого підвищення тиску і виникнення ударних і звукових хвиль. Тому іскровий розряд супроводжується звуковими явищами - від слабкого тріску при іскрі малої потужності до гуркоту грому, що супроводжують блискавку.

Виникнення іскри передує освіту в газі сильно іонізованого каналу, який отримав назву стрімера. Цей канал виходить шляхом перекриття окремих електронних лавин, що виникають по дорозі іскри. Родоначальником кожної лавини є електрон, що утворюється шляхом фотоіонізації. Схема розвитку стримеру показана на рис. 87.1. Нехай напруженість поля така, що електрон, що вилетів за рахунок будь-якого процесу з катода, набуває на довжині вільного пробігу енергію, достатню для іонізації.

Тому відбувається розмноження електронів - виникає лавина (при цьому позитивні іони не відіграють істотної ролі внаслідок набагато меншої рухливості; вони лише обумовлюють просторовий заряд, що викликає перерозподіл потенціалу). Короткохвильове випромінювання, що випускається атомом, у якого при іонізації був вирваний один з внутрішніх електронів (це випромінювання показано на схемі хвилястими лініями), викликає фотоіонізацію молекул, причому електрони, що утворилися, породжують все нові лавини. Після перекривання лавин утворюється добре провідний канал - стример, яким спрямовується від катода до анода потужний потік електронів - відбувається пробій.

Якщо електроди мають форму, при якій поле в міжелектродному просторі приблизно однорідно (наприклад, являє собою кулі досить великого діаметра), то пробій виникає при певному напрузі значення якого залежить від відстані між кулями . На цьому заснований іскровий вольтметр, за допомогою якого вимірюють високу напругу. При вимірах визначається найбільша відстань у якому виникає іскра. Помноживши потім отримують значення вимірюваної напруги.

Якщо один з електродів (або обидва) має дуже велику кривизну (наприклад, електродом служить тонкий дріт або вістря), то при невеликій напрузі виникає так званий коронний розряд. При збільшенні напруги цей розряд перетворюється на іскровий або дуговий.

При коронному розряді іонізація і збудження молекул відбуваються над всьому межэлектродном просторі, лише поблизу електрода з малим радіусом кривизни, де напруженість нуля досягає значень, рівних чи перевищують . У цій частині розряду газ світиться. Світіння має вигляд корони, що оточує електрод, чим і викликана назва цього виду розряду. Коронний розряд з вістря має вигляд кисті, що світиться, у зв'язку з чим його іноді називають кистьовим розрядом. Залежно від знака коронуючого електрода говорять про позитивну або негативну корону. Між коронуючим шаром і некоронуючим електродом розташована зовнішня область корони. Режим пробою існує лише в межах коронуючого шару. Тому можна сказати, що коронний розряд є неповним пробою газового проміжку.

У разі негативної корони явища на катоді подібні до явищ на катоді тліючого розряду. Прискорені полем позитивні іони вибивають з катода електрони, які викликають іонізацію та збудження молекул у коронуючому шарі. У зовнішній області корони поле недостатньо для того, щоб повідомити електрони енергію, необхідну для іонізації або збудження молекул.

Тому електрони, що проникли в цю область, дрейфують під дією нуля до анода. Частина електронів захоплюється молекулами, унаслідок чого утворюються негативні іони. Таким чином, струм у зовнішній області обумовлюється лише негативними носіями – електронами та негативними іонами. У цій галузі розряд має несамостійний характер.

У позитивній короні електронні лавини зароджуються біля зовнішньої межі корони і прямують до коронуючого електроду - аноду. Виникнення електронів, що породжують лавини, обумовлено фотоіонізацією, викликаною випромінюванням коронуючого шару. Носіями струму у зовнішній області корони служать позитивні іони, які дрейфують під впливом поля до катоду.

Якщо обидва електроди мають велику кривизну (два коронуючі електроди), поблизу кожного з них протікають процеси, притаманні коронуючого електрода даного знака. Обидва коронуючі шари поділяються зовнішньою областю, в якій рухаються зустрічні потоки позитивних і негативних носіїв струму. Така корона називається двополярною.

Згадуваний у § 82 під час розгляду лічильників самостійний газовий розряд є коронний розряд.

Товщина коронувального шару та сила розрядного струму зростають із збільшенням напруги. При невеликій напрузі розміри корони малі та її свічення непомітно. Така мікроскопічна корона виникає поблизу вістря, з якого стікає електричний вітер (див. § 24).

Корона, що з'являється під дією атмосферної електрики на верхівках корабельних щоглів, дерев тощо, отримала за старих часів назву вогнів святого Ельма.

У високовольтних пристроях, зокрема лініях високовольтних передач, коронний розряд призводить до шкідливих витоків струму. Тому доводиться вживати заходів для його запобігання. З цією метою, наприклад, дроти високовольтних ліній беруть досить великого діаметра, тим більшого, чим вище напруга лінії.

Корисне застосування у техніці коронний розряд знайшов у електрофільтрах. Газ, що очищається, рухається в трубі, по осі якої розташований негативний коронувальний електрод. Негативні іони, що є у великій кількості у зовнішній області корони, осідають на забруднюючих газ частинках або крапельках і захоплюються разом з ними до зовнішнього електроду, що не коронює. Досягнувши цього електрода, частки нейтралізуються та осідають на ньому. Згодом при ударах по трубі осад, утворений уловленими частинками, обсипається у збірник.

Розряд у газі, що зберігається після дії зовнішнього іонізатора, називається самостійним.

1. Тліючий розрядвиникає за низьких тисків. Якщо до електродів, впаяним у скляну трубку довжиною 30-50 см, прикласти постійну напругу в кілька сотень вольт, поступово відкачуючи з трубки повітря, то при тиску 5,3 6,7 кПа виникає розряд у вигляді звивистого шнура, що святиться. При подальшому зниження тиску шнур потовщується, і при тиску 13 Па розряд має вигляд, схематично

зображений на рис. 5:

2. Іскровий розрядвиникає при великих напруженості електричного поля в газі, що знаходиться під тиском атмосферного порядку. Іскра має вигляд тонкого каналу, що яскраво світиться, складним чином розгалуженого і вигнутого.

Пояснення іскрового розряду дається на основі стримерної теорії, згідно з якою виникненню яскраво світиться каналу іскри передує поява слабосвічених скупчень іонізованого газу - стримерів. Стримери виникають у результаті утворення електронних лавин за допомогою ударної іонізації та внаслідок фотонної іонізації газу. Лавини, наздоганяючи один одного, утворюють провідні містки зі стримерів, якими в наступні моменти часу спрямовуються потужні потоки електронів, що утворюють канали іскрового розряду.

3. Дуговий розряд. Якщо після запалення іскрового розряду потужного джерела поступово зменшувати відстань між електродами, то розряд стає безперервним – виникає дуговий розряд. При цьому сила струму різко зростає, досягаючи сотень ампер, а напруга на розрядному проміжку знижується до кількох десятків вольт. Дуговий розряд можна отримати від джерела низької напруги, минаючи стадію іскри.

За сучасними уявленнями, дуговий розряд підтримується за рахунок високої температури катода через інтенсивну термоелектронну емісію, а також термічну іонізацію молекул, обумовлену високою температурою газу.

4. Коронний розряд- Високовольтний електричний розряд при високому (наприклад, атмосферному) тиску в різко неоднорідному полі поблизу електродів з великою кривизною поверхні. Коли напруженість поля поблизу вістря досягає 30 кВ/см, навколо нього виникає світіння, що має вигляд корони, чим і викликана назва цього виду розряду.

Залежно від знака розряду розрізняють негативну або позитивну корону. У разі негативної корони народження електронів, що викликають ударну іонізацію молекул газу, відбувається рахунок емісії їх з катода під впливом позитивних іонів, у разі позитивної – внаслідок іонізації газу поблизу анода.

Залежно від тиску газу, конфігурації електродів та параметрів зовнішнього ланцюга існує чотири типи самостійних розрядів:

тліючий розряд;
іскровий розряд;
дуговий розряд;
коронний розряд.

1. Тліючий розряд виникає за низьких тисків. Його можна спостерігати в скляній трубці з впаяними в кінці плоскими металевими електродами (рис. 8.5). Поблизу катода розташовується тонкий шар, що світиться, званий катодною плівкою, що світиться 2.

Між катодом та плівкою знаходиться астоновий темний простір 1. Праворуч від світиться плівки поміщається слабо світиться шар, званий катодним темним простором 3. Цей шар переходить у світиться область, яку називають тліючим світінням 4, з тліючим простором межує темний проміжок – фарадєєво темний простір 5. Усі перелічені шари утворюють катодну частинутліючого розряду. Вся решта трубки заповнена газом, що святиться. Цю частину називають позитивним стовпом 6.

При зниженні тиску катодна частина розряду і фарадеєво темний простір збільшується, а позитивний стовп коротшає.

Вимірювання показали, що майже всі падіння потенціалу припадають на перші три ділянки розряду (астоновий темний простір, катодна плівка, що святиться, і катодна темна пляма). Цю частину напруги, доданої до трубки, називають катодним падінням потенціалу.

В області тліючого світіння потенціал не змінюється - тут напруженість поля дорівнює нулю. Нарешті, у фарадеєвому темному просторі та позитивному стовпі потенціал повільно зростає.

Такий розподіл потенціалу викликаний утворенням у катодному темному просторі позитивного просторового заряду, зумовленого підвищеною концентрацією позитивних іонів.

Позитивні іони, прискорені падінням катодним потенціалу, бомбардують катод і вибивають з нього електрони. В астоновому темному просторі ці електрони, що пролетіли без зіткнень в область темного катодного простору, мають велику енергію, внаслідок чого вони частіше іонізують молекули, ніж збуджують. Тобто. інтенсивність світіння газу зменшується, зате утворюється багато електронів і позитивних іонів. Іони, що утворилися, на початку мають дуже малу швидкість і тому в катодному темному просторі створюється позитивний просторовий заряд, що і призводить до перерозподілу потенціалу вздовж трубки і до виникнення катодного падіння потенціалу.

Електрони, що виникли в катодному темному просторі, проникають у область тліючого світіння, що характеризується високою концентрацією електронів та позитивних іонів коленарним просторовим зарядом, близьким до нуля (плазма). Тож напруженість поля тут дуже мала. В області тліючого світіння йде інтенсивний процес рекомбінації, що супроводжується випромінюванням енергії, що виділяється при цьому. Отже, тліюче світіння є, переважно, світіння рекомбінації.

З області тліючого світіння у фарадеево темний простір електрони та іони проникають за рахунок дифузії. Імовірність рекомбінації тут дуже падає, т.к. концентрація заряджених часток невелика. Тому у фарадеєвому темному просторі є поле. Електрони, що захоплюються цим полем, накопичують енергію і часто зрештою виникають умови, необхідні для існування плазми. Позитивний стовп є газорозрядною плазмою. Він виконує роль провідника, що з'єднує анод із катодними частинами розряду. Світло позитивного стовпа викликане, переважно, переходами збуджених молекул в основний стан.

2. Іскровий розряд виникає у газі зазвичай за тисків порядку атмосферного. Він характеризується уривчастою формою. За зовнішнім виглядом іскровий розряд являє собою пучок яскравих зигзагоподібних тонких смуг, що розгалужуються, миттєво пронизують розрядний проміжок, що швидко гаснуть і постійно змінюють один одного (рис. 8.6). Ці смужки називають іскровими каналами.

Тгазу = 10 000 К

~ 40 см I= 100 кА t= 10 -4 c l~ 10 км

Після того, як розрядний проміжок «пробить» іскровим каналом, опір його стає малим, через канал проходить короткочасний імпульс струму великої сили, протягом якого розрядний проміжок припадає лише незначне напруження. Якщо потужність джерела невелика, то після цього імпульсу струму розряд припиняється. Напруга між електродами починає підвищуватись до колишнього значення, і пробій газу повторюється з утворенням нового іскрового каналу.

У природних умовах іскровий розряд спостерігається у вигляді блискавки. На малюнку 8.7 зображено приклад іскрового розряду – блискавка, тривалістю 0,2 ÷ 0,3 із силою струму 10 4 – 10 5 А, завдовжки 20 км (рис. 8.7).

3. Дуговий розряд . Якщо після отримання іскрового розряду від потужного джерела поступово зменшувати відстань між електродами, то розряд із переривчастого стає безперервним, виникає нова форма газового розряду, яка називається дуговим розрядом(Рис. 8.8).


~ 10 3 А
Рис. 8.8

При цьому струм різко збільшується, досягаючи десятків та сотень ампер, а напруга на розрядному проміжку падає до кількох десятків вольт. Відповідно до В.Ф. Літкевич (1872 - 1951), дуговий розряд підтримується, головним чином, за рахунок термоелектронної емісії з поверхні катода. Насправді – це зварювання, потужні дугові печі.

4. Коронний розряд (Рис. 8.9).виникає в сильному неоднорідному електричному полі при порівняно високих тисках газу (порядку атмосферного). Таке поле можна отримати між двома електродами, поверхня одного з яких має велику кривизну (тонка тяганина, вістря).

Наявність другого електрода необов'язкова, та його роль можуть грати найближчі, оточуючі заземлені металеві предмети. Коли електричне поле поблизу електрода з великою кривизною досягає приблизно 3∙10 6 В/м, навколо нього виникає свічення, що має вигляд оболонки або корони, звідки і походить назва заряду.

Електричний струм у газах. Самостійний та несамостійний розряди. Типи самостійного розряду та їхнє технічне застосування. Гази в нормальному стані є діелектриками, тому що складаються з електрично нейтральних атомів та молекул і тому не проводять електрики. Провідниками можуть бути лише іонізовані гази, в яких містяться електрони, позитивні та негативні іони. Іонізацією називається процес відокремлення електронів від атомів та молекул. Іонізація виникає під дією високих температур та різних випромінювань (рентгенівських, радіоактивних, ультрафіолетових, космічних променів) внаслідок зіткнення швидких частинок або атомів з атомами та молекулами газів. Електрони та іони, що утворилися, роблять газ провідником електрики. Перебіг струму через газ називається газовим розрядом. Розряди, спричинені дією зовнішнього іонізатора, називаються несамостійними газовими розрядами. Застосування: в іонізаційних камерах та газових лічильниках швидких заряджених частинок. Напруга, у якому несамостійний розряд перетворюється на самостійний, називають напругою пробою, а процес – електричним пробоєм газу. Газовий розряд, який триває після припинення дії зовнішнього іонізатора, називається самостійним розрядом, тому що іони, необхідні для підтримки високої електропровідності, створюються самим розрядом у результаті внутрішніх процесів, що відбуваються в газі.

Можливі різноманітні процеси іонізації: 1. електронним ударом; 2. термічна іонізація; 3. фотоіонізація; Іонізація електронним ударом відбувається при зіткненні електрона з атомом тільки в тому випадку, коли електрон на довжині вільного пробігу (λ) набуває кінетичної енергії, достатньої для роботи відриву електрона від атома. Термічна іонізація – процес виникнення вільних електронів та позитивних іонів внаслідок зіткнень за високої температури. Іонізація атомів і молекул під впливом світла називається фотоіонізацією. Залежно від процесів утворення іонів у розряді при різних тисках газу та напругах, прикладених до електродів, розрізняють кілька типів самостійних розрядів: 1. тліючий; 2. іскровий; 3. коронний; 4. дуговий. Тліючим називається розряд при низьких тисках. Для розряду характерна велика напруженість електричного поля та відповідне їй велике падіння потенціалу поблизу катода. Застосування: 1. в іонних та електронних рентгенівських трубках; 2. як джерело світла у газорозрядних трубках; 3. для катодного розпилення металів; 4. виготовлення високоякісних металевих дзеркал; 5. у газових лазерах.

Іскровий розряд - що з'єднує електроди і має вигляд тонкого зігнутого каналу, що світиться (стримера) з безліччю розгалужень. Виникає за тисків порядку атмосферного. Приклади: 1. блискавка. Сила струму від 10 до 105 кА. Напруга між електродами (хмара – Земля) сягає 108 – 109 У. Тривалість порядку мікросекунди. Довжина каналу, що світиться, до 10 км. Діаметр 4 м. 2. розряд конденсатора; 3. Іскри при розчісуванні волосся Коронний розряд спостерігається при тиску близькому до атмосферного в сильно неоднорідному електричному полі. Газ світиться, утворюючи «корону», що оточує електрод. Приклади: у природних умовах коронний розряд виникає під впливом атмосферної електрики на верхівках дерев, корабельних щогл (вогні святого Ельма). Використання: електрофільтри для очищення промислових газів від домішок. Коронні розряди є джерелами радіоперешкод та шкідливих струмів витоку біля високовольтних ліній передач (основне джерело втрат). Дуговий – розряд, що характеризується великою силою струму (десятки та сотні ампер) та малою напруженістю поля (кілька десятків вольт) на розрядному проміжку між електродами. Розряд підтримується рахунок термоелектронної емісії з поверхні катода. Застосування: 1. електропечі для плавки металу; 2. сильні джерела світла (прожектори, проекційні кіноапарати); 3. зварювання та різання металів.

Коронний розряд - Це явище, пов'язане з іонізацією повітря в електричному полі з високою напруженістю (світлення газів у неоднорідному електричному полі високої напруженості).

Області з високою напруженістю часто утворюються внаслідок неоднорідності електричного поля, що виникає:

1) При виборі неправильних властивостей у процесі конструювання;

2) Внаслідок забруднень, що виникають у процесі роботи;

3) Внаслідок механічних пошкоджень та зносу обладнання.

Подібні поля формуються у електродів з дуже великою кривизною поверхні (вістря, тонкі дроти). Коли напруженість поля досягає граничного значення повітря (близько 30 кВ/см), навколо електрода виникає світіння, має вигляд оболонки чи корони (звідси назва). Коронний розряд застосовується для очищення газів від пилу та інших забруднень (електрофільтр), для діагностики стану конструкцій (дозволяє виявляти тріщини у виробах). На лініях електропередачі виникнення коронного розряду небажано, оскільки викликає значні втрати енергії, що передається. З метою зменшення відносної кривизни електродів застосовуються багатопровідні лінії (3, 5 або більш певним чином розміщені дроти).

Типи корон та їх ідентифікація

Негативна "подібна до полум'я" корона. Цей тип корони зазвичай має місце на провіднику, зарядженому негативно, наприклад під час негативної напівхвилі напруги мережі. Цей тип корони виглядає як полум'я, форма, напрямок та розмір якого постійно змінюються. Ця корона дуже чутлива до зміни параметрів довкілля. Її виникнення також призводить до появи звукового сигналу приблизно подвоєної промислової частоти (наприклад, 100 Гц) або її кратної.

Пробої

Пробої зазвичай утворюються між двома ізольованими, але такими, що знаходяться близько один від одного металевими пластинами. Струм витоку вздовж опори індукує певні рівні напруги між пластинами і, таким чином, розряд між ними. Ці розряди зазвичай складні для локалізації, тому що немає прямого їх з'єднання з високовольтною лінією. У камері CoroCAM ці іскрові проміжки будуть виглядати як невеликі, постійні та дуже яскраві об'єкти. Звук, що виникає при цих розрядах, має вищий тон, ніж у негативних корон, і здається непов'язаним із промисловою частотою. Іскрові проміжки зазвичай викликають великі радіо- та телевізійні перешкоди (наприклад, високі RI – radio interference).

Позитивний тліючий коронний розряд

Позитивний коронний розряд, що тліє, утворюється на провіднику, зарядженому позитивно, (наприклад, під час позитивної напівхвилі напруги мережі). Він зазвичай зустрічається у місцях із гострими кутами. Цей тип корони має невеликий розмір і виглядає як свічення навколо певного місця. Це відносно слабке джерело коронного розряду і створює дуже незначний звуковий сигнал.

Наскільки серйозною є корона/розряд з точки зору виникнення напруги радіоперешкод (RIV)?

Загальні зауваження:

Усі іскрові проміжки є причиною серйозних радіоперешкод.

Якщо корона повністю видима неозброєним оком (вночі), вона викличе серйозні радіоперешкоди. (Використовуйте камеру CoroCAM для швидкої локалізації всіх джерел коронного розряду, а потім постарайтеся побачити їх неозброєним оком.)

Позитивний коронний розряд, що тліє, не викликає серйозних радіоперешкод.

Застосування коронного розряду

Електричне очищення газів (електрофільтри).

Посудина, наповнена димом, раптово стає абсолютно прозорою, якщо внести в неї гострі металеві електроди, з'єднані з електричною машиною, а всі тверді та рідкі частинки будуть брати в облогу на електродах. Пояснення досвіду полягає в наступному: як тільки дроту запалюється корона, повітря всередині трубки сильно іонізується. Газові іони прилипають до частинок пилу та заряджають їх. Так як усередині трубки діє сильне електричне поле, заряджені частинки пилу рухаються під дією поля до електродів, де осідають.

Лічильники елементарних частинок.

Лічильник елементарних частинок Гейгера - Мюллера складається з невеликого металевого циліндра, з віконцем, закритим фольгою, і тонкого металевого дроту, натягнутого по осі циліндра і ізольованого від нього. Лічильник включають у ланцюг, що містить джерело струму, напруга якого дорівнює декільком тисячам вольт. Напруга вибирають необхідним появи коронного розряду всередині лічильника.

При попаданні в лічильник електрона, що швидко рухається, останній іонізує молекули газу всередині лічильника, від чого напруга, необхідна для запалення корони, дещо знижується. У лічильнику виникає розряд, а ланцюга з'являється слабкий короткочасний струм. Щоб виявити його, в ланцюг вводять дуже велике опір (декілька мегаом) і підключають паралельно з ним чутливий електрометр. При кожному попаданні швидкого електрона всередину лічильника листка електрометра будуть вклонятися.

Подібні лічильники дозволяють реєструвати не тільки швидкі електрони, але й взагалі будь-які заряджені частинки, що швидко рухаються, здатні виробляти іонізацію шляхом зіткнень. Сучасні лічильники легко виявляють попадання в них навіть однієї частинки і дозволяють тому з повною достовірністю і дуже наочністю переконатися, що в природі дійсно існують елементарні заряджені частинки.

Громовідвід

Підраховано, що в атмосфері всієї земної кулі відбувається одночасно близько 1800 гроз, які дають у середньому близько 100 блискавок на секунду. І хоча ймовірність поразки блискавкою будь-якої окремої людини мізерно мала, проте блискавки завдають чимало шкоди. Досить зазначити, що в даний час близько половини всіх аварій у великих лініях електропередач викликається блискавками. Тому, захист від блискавки є важливим завданням.

Ломоносов і Франклін не лише пояснили електричну природу блискавки, а й вказали, як можна побудувати громовідвід, що захищає від удару блискавки. Громовідвід являє собою довгий дріт, верхній кінець якого загострюється і зміцнюється вище найвищої точки будівлі, що захищається. Нижній кінець дроту з'єднують із металевим листом, а лист закопують у Землю лише на рівні грунтових вод. Під час грози на Землі з'являються великі індуковані заряди і на поверхні Землі з'являється велике електричне поле. Напруженість його дуже велика у гострих провідників, і тому кінці громовідводу запалюється коронний розряд. Внаслідок цього індуковані заряди не можуть накопичуватися на будівлі та блискавки не відбувається. У тих же випадках, коли блискавка все ж таки виникає (а такі випадки дуже рідкісні), вона вдаряє в громовідвід і заряди йдуть у Землю, не завдаючи шкоди будівлі.

У деяких випадках коронний розряд з громовідводом буває настільки сильним, що у вістря виникає явно видиме світіння. Таке світіння іноді з'являється і біля інших загострених предметів, наприклад, на кінцях корабельних щоглів, гострих верхівок дерев тощо. Це явище було помічено ще кілька століть тому і викликало забобонний страх мореплавців, які не розуміли справжньої його сутності.

Під дією коронного розряду

Електрофільтри – найефективніші газоочисні апарати, т.к. експлуатаційні витрати на їх утримання, порівняно з іншими пило- та золоуловлювачами, набагато нижчі. При цьому електрофільтри найбільш повно відповідають вимогам абсолютного пиловловлюючого пристрою.

Установка для електричного очищення газів включає електрофільтр і агрегат живлення. Підлягає очищенню газ надходить у електрофільтр, на електроди якого подається висока напруга, між електродами виникає коронний розряд, внаслідок чого відбувається заповнення міжелектродного простору негативно зарядженими іонами газу, які під дією електричного поля рухаються від коронуючих електродів до осаджувальних.

Осаджувальні електроди поділяються на пластинчасті, трубчасті, коробчасті, пруткові, кишенькові, жолобчасті, С-подібні, тюльпаноподібні і т.д.

За способом видалення пилу електрофільтри поділяються на мокрі та сухі. У сухих електрофільтрах струшування електродів проводиться ударно-молотковим, ударно-імпульсним, вібраційним способами та ін. У мокрих електрофільтрах здійснюється періодичне або безперервне промивання електродів. У напрямку руху очищуваного газу електрофільтри поділяються на вертикальні та горизонтальні. Крім того, електрофільтри бувають однозонними, в яких зарядка та осадження частинок здійснюється в одній зоні, і двозонними – в них зарядка та осадження здійснюються в різних зонах: іонізаторі та осаднику.

Трубчастий електрофільтр Стюртевант

За принципом створення коронного розряду електрофільтри бувають з фіксованими точками коронного розряду та нефіксованим коронним розрядом.

За типом систем коронуючих електродів електрофільтри можна розділити на дві основні групи: з рамними електродами, що коронують, і з вільно підвішеними коронуючими електродами. Струшування осаджувальних та коронуючих електродів здійснюється за допомогою зіткнення, ударно-молоткового струшування, ударно-імпульсної системи, вібраційних механізмів, періодичного та безперервного промивання.

Фізика коронного розряду докладно розглянута у книзі Н.А.Капцова «Коронний розряд та його застосування в електрофільтрах», виданої 1947 р. Явище електричного розряду в газах пояснюється кількома теоріями розряду. Підстава першої теорії - теорії лавин - було покладено Таунсендом в 1900 р. Через 30 років вона отримала подальший розвиток у працях Роговського і, як пише Н. А. Капцов, "і до цього часу служила основою при поясненні явищ коронного розряду". Друга теорія – теорія газорозрядної плазми – з 1924 р. розроблялася Ленгрюмом та її школою, але, на думку Н.А.Капцова, до пояснення фізики коронного розряду немає прямого відношення. Третя теорія – теорія ізотермічної плазми – розроблялася довоєнні роки Еленбасом та інші голландськими фізиками.