Evolution of Negative Corona in the Discharge-Current Limitation Mode: Transition from the Pulsed-Periodic Mode to Steady-State Burning

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The evolution of burning modes of a weak-current corona discharge in a diode filled with atmospheric air, having a pointed cathode and a flat anode, has been investigated. A theoretical description is performed in terms of an axisymmetric multifluid plasma model, including the kinetics of 9 types of particles and 25 plasma-chemical reactions. A discharge in a gap 10 mm long, with a needle-like cathode having a tip curvature radius of 100 μm, a source voltage of 8 kV, a ballast capacitance of 100 pF and a circuit ballast resistance of 1 MΩ, is described in detail. It is shown, both experimentally and theoretically, that the discharge has a lifetime of 180 μs and occurs in four clearly different stages under these conditions: (1) dark breakdown delay phase (0–20 μs); (2) Trichel pulse phase with a variable on–off time ratio and quasi-steady-state corona current component (20–80 μs); and (3) intermediate phase of monotonically rising weak current (80–130 μs), which ends with a vibrational transition to the (4) steady-state phase (130–180 μs), having a typical structure of glow discharge. The tendencies to a change in the corona discharge parameters with a variation in the feed voltage are analyzed. The results of theoretical calculations are in good agreement with the experimental data.

About the authors

A. V Kozyrev

Institute of High-Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: kozyrev@to.hcei.tsc.ru
634055, Tomsk, Russia

A. O Kokovin

Institute of High-Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: kozyrev@to.hcei.tsc.ru
634055, Tomsk, Russia

V. Yu Kozhevnikov

Institute of High-Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: kozyrev@to.hcei.tsc.ru
634055, Tomsk, Russia

V. F Tarasenko

Institute of High-Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: kozyrev@to.hcei.tsc.ru
634055, Tomsk, Russia

E. Kh Baksht

Institute of High-Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: kozyrev@to.hcei.tsc.ru
634055, Tomsk, Russia

N. P Vinogradov

Institute of High-Current Electronics, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kozyrev@to.hcei.tsc.ru
634055, Tomsk, Russia

References

  1. L. P. Loeb, Electrical Coronas, University of California, Berkeley CA (1965).
  2. Ю. П. Райзер, Физика газового разряда, Издательство <Интеллект>, Долгопрудный (2009).
  3. В. Н. Ужов, Очистка промышленных газов электрофильтрами, Издательство <Химия>, Москва (1967).
  4. В. В. Базуткин, В. П. Ларионов, Ю. С. Пинталь, Техника высоких напряжений. Изоляция и перенапряжения в электрических системах, Энергоатомиздат, Москва (1986).
  5. G. W. Trichel, Phys. Rev. 54, 1078 (1938).
  6. M. Cˇern'ak, T. Hoder, and Z. Bonaventura, Plasma Sour. Sci. Technol. 29, 013001 (2020).
  7. V. Tarasenko, E. Baksht, V. Kuznetsov, V. Panarin, V. Skakun, E. Sosnin, and D. Beloplotov, J. Atmosph. Sci. Research 3(4), 28 (2020).
  8. N. G. C. Ferreira, D. F. N. Santos, P. G. C. Almeida, G. V. Naidis, and M. S. Benilov, J. Phys. D: Appl. Phys. 52, 355206 (2019).
  9. P. Sattari, C. F. Gallo, G. S. P. Castle, and K. Adamiak, J. Phys. D: Appl. Phys. 44, 155502 (2011).
  10. S. Chen, K. Li, and S. Nijdam, Plasma Sour. Sci. Technol. 28, 055017 (2019).
  11. Y. Zheng, L. Wang, D. Wang, and S. Jia, Phys. Plasmas 24, 063515 (2017).
  12. J. Mizeraczyk, A. Berendt, and Y. Akishev, J. Phys. D: Appl. Phys. 51, 155204 (2018).
  13. A. Sun, X. Zhang, Y. Guo, Y. He, and G. Zhang, Chinese Phys. B 30, 055207 (2021).
  14. A. O. Kokovin, A. V. Kozyrev, and V. Yu. Kozhevnikov, J. Phys.: Conf. Series 2064, 012024 (2021).
  15. G. J. M. Hagelaar and L. C. Pitchford, Plasma Sour. Sci. Technol. 14, 722 (2005).
  16. I. A. Kossyi, A. Y. Kostinsky, A. A. Matveev, and V. P. Silakov, Plasma Sour. Sci. Technol. 1, 207 (1992).
  17. N. M. Zubarev, V. Y. Kozhevnikov, A. V. Kozyrev et al., Plasma Sour. Sci. Technol. 29, 125008 (2020).
  18. COMSOL Multiphysics® v. 6.0. www.comsol.com.COMSOL AB, Stockholm, Sweden.
  19. V. F. Tarasenko, E. Kh. Baksht, N. P. Vinogradov, A. V. Kozyrev, A. O. Kokovin, and V. Yu. Kozhevnikov, JETP Lett. 115, 667 (2022).
  20. Ю. С. Акишев, И. В. Кочетов, А. И. Лобойко, А. П. Напартович, Физика плазмы 28, 1136 (2002).
  21. Yu. S. Akishev, M. E. Grushin, V. B. Karal'nik, and N. I. Trushkin, Plasma Phys. Rep. 27, 520 (2001).
  22. Yu. Akishev, M. Grushin, I. Kochetov, V. Karal'nik, A. Napartovich, and N. Trushkin, Plasma Sour. Sci. Technol. 14, S18 (2005).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».