静电场击穿电压的研究

静电技术已经在工农医等领域广泛应用，而静电场的击穿电压几乎被所有的应用者所注意。关于针尖一板电极系统击穿电压的研究比较多，且报道也很多．还得出了有关的经验公式。可是关于线一板击穿电压研究却很少，然而实际中线一板电极系统应用却很多。本文对线一板电极系统击穿电压及影响因素进行实验。

击穿电压之所以被静电应用者所重视，是因为击穿电压的高低直接关系到静电技术在实际中应用效果的好坏。例如在静电除尘器中。粒子荷电量高低关系到静电除尘器效率的高低，而荷电量的高低可以通过提高外加高压的方法来解决。

关于提高击穿电压，学者们提出了很多方法，例如采用脉冲供电。因此本文对正直流、负直流高压和负准脉冲高压的击穿电压进行比较，并对击穿电压和极间距离、电极曲率半径等因素进行了研究。

试验装置及测量

实验装置如图1所示，高压电源的种类有正直流高压、负直流高压和负脉冲高压等三种高压电源。电压在0—100KV可调，2MΩ是限流电阻，用来保护高压电源，lnF电容和40KΩ电阻形成火花放电回路，以保证连续观测火花电压值即击穿压值。放电电极用的是金属丝，接地电极用的是铜板。

验结果及分析

正、负直流高压下的V_d­—d的关系：

在高压电极直径为3mm时，改变高压电极和接地电极之间距离d测出击穿电压Vd，并作图2。在两种直流高压电源情况下的Vd-d曲线具有相似之处，即在0<d<5cm范围内，击穿电压都随着极间距离的增加而增加。而且由图2可以看出，在相同的极间距离情况下，负直流高压的击穿电压明显比正直流高压的击穿电压高。

由于线一板理论比较复杂，我们把它近似成线一筒式来讨论。而线一筒式击穿电压与极间距离关系：

U_d=gE_dd

由上式U_d随着d的增加而增加。而关于不同直流高压的击穿电压不同，是因为在两种情况下，空间电荷(1)起作用程度不同，在负直流高压下，空间电荷产生的电场从整体上是阻碍电场击穿，而在正直流高压，空间电荷电场从整体是加速电场的击穿，因此负直流高压的击穿电压高。上述分析与试验相符合。

3.2负直流高压和负准脉冲高压V_d-d关系：

在高压电极采用直径0.035mm的镍丝时，两种高压下的击穿电压V_d和极间距离d的关系如图3所示。由曲线明显看出，负准脉冲高压和负直流高压相似，击穿电压也随极间距离的增加而增加，并且在相同极间距离时，负准脉冲击穿电压高于负直流高压的击穿电压，原因尚需讨论。

3.3击穿电压Vd和高压电极线曲率半径r的关系：

高压是负直流高压，并且极间距离为37mm时测定的。击穿电压和电极曲率半径的关系如图4所示。由图4看出，在电板曲率半径小的范围内(大约r<1/20d)时，随着曲率半径的增加穿电压急剧下降。在电极曲率半径大的范围内(r>1/20d)时，击穿电压随曲率半径的增加而缓慢的下降，并趋于水平(即板—板情况)。因此线一板静电装置对线的曲率半径和极间距离要求是成比例的，一般情况下曲率半径r<1/20d时为好。

实验结论

在试验中利用线一板式电极系统，对线一板式击穿电压与极间距离、高压种类、电板曲率半径等因素的关系进行探讨，并得出如下结论：

4.1线一板式击穿电压在0<d<5cm范围内，随极间距离增加而增加。

4.2在极板距离相等时，负直流高压的击穿电压比正直流高压的击穿电压高；负准脉冲高压的击穿电压比负直流高压的击穿电压高。

4.3击穿电压随着电极曲率半径的增加而减小，并逐渐趋于恒定。