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Propriedades elétricas da descarga corona obtida com geometrias do tipo ponta e ...

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(1)

INSTITUTO DE FISICA E QUIMICA DE S~O CARLOS

DEPARTAMENTO

DE FISICA E CIENCIAS DOS MATERIAIS

UNIVERSIDADE DE S~O PAULO

CARGA

CORONA

OBTIDA COM

GEOME-TRIAS DO TIPO PONTA E PLANO"

S~O CARLOS

(2)
(3)
(4)

a g ra d e c im e n to , n ã o s ó p e la s u a e fic ie n te o rie n t.a ç ã o m a s ta m b é m p e la p a c iê n c ia e

::o n fia n ç a Q U e d e p o s ito u e m m im .

A o;:) P ro f< 1 G u ilh e rm e F o n te s L e a l F e rre ira p e la in e s tim á v e l a ju d a n a c o n d u ç ã o

d o tr a b a lh o e n a in te r o r e ta ç ã o d o s r e s u lta d o s .

À P r o fc H a r iâ n g e la T a s s in a r i p e la c o la b o r a ç ã o n a c o r r e ç ã o d e s te tr a b a lh o .

A o a m ig o A H r e d o J o r g e , p e lo a p o io e in c e n tiv o d e s d e a g r a d u a ç ã o .

A o H e ld e r N u n e s d a C u n h a p e lo in c e n tiv o d u r a n te to d o o tr a b a lh o e p e la g r a n d e a m iz a d e .

A o s té c .• .•,ic o s D a n te C h ir .a g lia , N Í b io H a n g e r o r .a , J o c :....éB e r to , A d e m ir e H a r c o s 8 e m e n z a to P e la c o la b o r a ç ã o n a p a r te té c n ic a .

(5)

Lista de Ilustrações I

Lista de Tabelas V

Resumo VI

Abstract V I I

1.2 - Carona Positiva

04

1.3 - Corona Negativa 08

1.4 - Distribuição de Corrente sobre o plano 11

1.5 - Objetivo do Trabalho 11

11 - MONTAGENS EXPERIMENTAIS... ... 13 2. 1 - A Geometria Ponta-Plano.. ... ... .. .. ... .. 14 2. 1. 1 - O P 1ano Co Iet or.. .... ... ... .. ... .. .. ... . 15

2.3 - Montagem para medida do Campo Elétrico 19

CAPITULO III - A AREA EFETIVA DA SONDA 20

3.1 - Càlculo da Area efetiva usando integração

Numérica 21

3.2 - Area efetiva em relação a variação dos

parâmetros do sistema. ... ... 24 3.3 - Importância da posição da sonda em relação

ao plano coletor. ... 26 3.4 - Area efetiva determinada pela Lei de Warburg 27

3.5 - Conclusão 28

IV - DETERMINAÇ~O DO CAMPO ELETRICO NA SUPERFICIE

4.1 - Modêlo aproximado para determinação do campo 31 4.2 - Procedimento para determinação do campo

(6)

5.4 - A dependência

de R

na distribuição

de

o

corrente da descarga

corona

50

5.4.1

- R

em função da corrente total de corona ....

o

5.4.2

- I ,

em função da disL.ânci8.Ponta-Plano

...

o

5.4.3

-

Importância

do ângulo cânico da ponta

...

.5.5.2 - Distribuição do campo elétrico E em o

VI - RESULTADOS

EXPERIMENTAIS

DO SISTEMA

PONTA/PLACA-PLANO

(7)

6.4 - A dependência de R na distribuição de o

6.4.1 - R em função da corrente do plano coletor 71 o

6.4.2 - R em função da distância entre as placas 72 o

6 .4 .3 R em' função do potencial da placa de

(8)

~2ENDICE A

APENDICE B

APENDICE C

APENDICE D

Fig~ra

1,1

- Caracteristica da descarga carona

03

Figura 1.2 - Desenho esquematico de um dardo

produzin-do uma avalanche ,... 06 Figura 1.3 - Regime da descarga carona negativa 08 Figura 1.4 - Montagem do sistema da geometria

Ponta/Placa-P Ian o " ...12 18 25

- Dimensões da haste do sistema 14

Figura 2.1 Figura 2.2 Figura 2.3 Figura 2.4

- Montagem do sistema da geometria ponta-plano . 15

- Parâmetros dimensionais da sonda 16

- Plano coletar do sistema de medidas da

des-carga carona , , ,... 17

Figura 2.6 - Montagem para medir o campo eletrostatico

na superficie do plano coletor 19

Figura 3.1 - Distribuição de corrente produzida por

descarga carona negativa .. , , 21

Figura 3.2 - Comportamento das linhas de campo ~as

pro-ximidades da sonda 22

Figura 4.1a - Fluxo das linhas de campo elétrico com a

voltagem de polarização aplicada na sonda .... 32 Figura 4.1b - Fluxo das linhas de campo elétrico com a

voltagem de polarização aplicada na sonda .... 32 Figura 4.2 - Distribuição da corrente (Is) em função

(9)

Figura

5 .3 -

DistribuiÇ)ão da corrente normal izada em

funÇ)ào de

R ,

variando-se

a corrente

caro-na polarizada

positiva

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • I • • • •

40

Figura

5 .4 -

Detalhe da região central da Figura

5 .3

...

40

Figura

>:, c:: -

Distribuição

de corrente da sonda no elXO

v. '-'

- Corrente da sonda normalizada (I /1 )

em

s o

função de R, para diferentes Betas 44

Figura 5.11 - Corrente de sonda normalizado (Is/Io) em

função de R/d, na corona negativa 46 5.12 - Corrente de sonda normalizada (I /1 ) em

(10)

da corrente em R 51 o

5.18 - Comportamento de

R

em função da corrente o

corona em ambas as polaridades 5 2

5.19 -

Comportamento de

R

o em funcão da distância.

Figura .5 .2 0 - Comport':.;jientode R em funç?:cd e Beta ...

55

o . . .

Figura

5.21

- Medidas de R F?m função de Ç3 . .. 5 6

o . . ...

Figura 5.22 - Detalhe da Figura 2.6, para medir a

corren-5.23 - Dependência de I x V 58

s s

Figura 6.1 - Geometria do sistema Ponta/Placa-Plano ... 61 Figura 6.2 - Distribuição de correntes em função de Z

...

62 Figura 6.3 - Distribuição de corrente em função de V . . . 63

c

Figura 6.4 - Corrente do plano coletar em função de V 64 c

Figura 6.5 - Distribuição de corrent.es em função de V 6.5 pc

Figura 6.6 - Corrente do plano coletor em função de V

66

pc

Figura 6.7 - Distribuição de correntes de sonda em fun-ção de R do sistema Ponta/Placa-Plano e

(11)

R.ll - Comportamento

de

R

em função da corrente

o

6.12 - Comportamento

de

R

em função da distància

( )

6.13 - Comportamento

de

R

o

em funcão do potencial

.

da placa de controle 73

7.3 - Representação gràfica de R x R 84

oc om

7.4 - Comportamento de R em função de Z3/2 85

o

7.5 - Comportamento de Ro em função de 1IV • w ••••••• 85 I pc

7.6 - Comportamento de R em função de

V I

t- ... 86

o

A .l - Esquema para demonstrar G e R ... 88

C.2 - Corrente normalizada em função de V /Eor .... 97

(12)

equação 7.1 variando-se V

e mantendo-se

p c

constante I

(13)
(14)

distribuitions on the collector plane were measured. We discuss the results obtained with the ooint and olane geometry and with the geometry were an external eletric field is aoolied by rneans of an adicional metallic plate fixed near the ooint. For t-he

(15)
(16)

, ( 1 )

g a s

,

(17)

,

r-nnrli. f".... ~,.., "1"'\«: ; ..,nc

__,'--y-- ~--

._..-L in h a s d e

c a m p o e

flu x o d e

(18)

o limiar de corona, a partir do Qual se tem uma descarga auto-mant ida e estável, é marcado por um aumento abrupto da corrente de corona. O potencial em Que ocorre este limiar é chamado de potencial limiar (Threshold>. Antes disso a corrente

A descarga corona é chamada de positiva ou negativa dependendo da polaridade da tensão aplicada na corona.

(Jf· I

Na coro na posi tiva, os elétrons primários produzidos na região luminescente <Glow> são atraídos para a ponta (eletrodo positivo ou anodo) e geram em suas trajetórias novos pares elétron-lon posi tivo pelo impac to com as moI écul as do gás. A fonte mais provável de elétrons primários necessários para manter a descarga é a liberação de elétrons das moléculas do gás por radiação V.V. da luminescência. A liberação de elétrons do plano (eletrodo passivo ou cátcdo) por impacto de íons posi tivos é energeticamente impossível para os campos baixos existentes nas vizinhanças do plano, já que está na região de condução onde a velocidade dos 10ns é relativamente pequena.

(19)

surgimento de dardos de corrente ("streamers") antes do limiar ("pre-onset streamers/ 1

) e pacotes (trem) de pulsos de menor

(20)
(21)

i ) D im in u i a m a g n itu d e e o n ú m e r o d e f lu tu a ç õ e s d a

c o m a c o r r e s p o n d e n te r e d u ç ã o d e r u id o s o

a u lo r e s ( 4 ) a f ir m a m

,

s e h o u v e r p r e s e n ç a d e io n s n e g a t.iv o s e m t.o r n o d a

p o n t.a . E n tr e ta n to . r e c e n t.e m e n te . e s t.a i d ê i a f o i c a m b a t.i d a p o r

G o ld m a n ( 3 ) e o u t.r o s Q u e o b t.iv e r a m e v id ê n c ia s e x p e r im e n ta is d a

n ã o n e c e s s id a d e d a p r e s e n ç a d e Í o n s n e g a tiv o s p a r a a f o r m a ç ã o

(22)

c a r a c te r ls tic a ( 5 ) d a c o r r e n te e m f u n ç ã o d a v o lta g e m , o b tid a n o

I I

4 6

8

10 12

Voltagem (KV)

F ig u r a < 1 .3 )- R e g im e s d a d e s c a r g a c o r o n a n e g a tiv a c o m ~ p o n ta d e ra io ig u a l a 0 .0 5 m m e a d is tâ n c ia

(23)

,

n e g a tiv a : lib e ra ç ã o d e e lé tro n s d a p o n ta p o r c o lis ã o d e io n s

positivos ou efeito fotoelétrico devido à radiação V.V.

É

b > - Pu sos1 T ·r~c eh 1 regu ares -1 O nome reg~me. T ·r~c eh 1 ( 6 ) e.

(24)

faisca. Em relação à figura {1.3> estes

regimes estão acima do

I

(25)

1.4 - D is trib u iç õ e s d e C o rre n te s o b re o p la n o .

determinado raio R O I desvio acentuado da Lei de Warburg perto

da região central do plano(9) e dependência da polaridade de

a distribuigão de corrente no plano coletor(10). Efeito similar

pode ser obtido usando um cilindro metálico(ll) ou um cilindro

(26)

de corrente

principalmente

em

função

da

tensão de polarização

da placa control;j.dora. É im portante sal ientar Q ue esta tensão

t

ra ado

t

teorlcamen e'

. . t (1 0 )

paralelas

onde

o

campo

elétrico,

na

região

de

condução,

é

corrente elétrica recolhida pela sonda é m edida em função da

vol tagem de pol ar i zação apl i cada na sonda ( 1 3 ) . A m edi da desse

cam po elétrico em função de R traz inform ações adicionais sobre

o problem a da condução dos 10ns.

A Ic

Ip c A

P la c a d e

controle

t\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\~

IL

P la n o

coletor

(27)

ponta de corona, uma grade metálica e um suporte para a

(28)

haste de aço inoxidável cuja extremidade é uma ponta de formato

cônico,

e

de

uma

placa

coletara

circular,

também

de

aço

inoxidável. Temos, assim, os dois eletrodos: eletrodo ponta

e um plano. Foram feitas várias medidas variando o diâmetro da

haste ~ e o ângulo da ponta

a,

definidos como mostra a figura

possibilitando medidas para várias distâncias d, veia figur~

(29)

J

da Keithley

lnstruments

modelo

6iOC usados

como amperimetros

e

P o n ta

Coron Q

P la c a

(30)

a ç o inoxidável, circular de 3D cm de diâm etro. N o centro d a

2

medida

de

distribui9ão

de corrente elétrica: em função da posição lateral, produzida

. ( • ? ,

suoerficie'~-'

EIXO

(31)

SAlDA PARA LEITURA

DA CORRENTE TOTAL

M E D IC lO 0 0

/ DESL. LATERAL

CONECTOR

(CORRENT~ DE SONDA I

AJUSTE 00 OESI.OC.

(32)

A Ic

Ipc

A

Pt aca de

controle

Plano coletor

(33)

olano coletar (It) e a corrente de sonda (15 ) para cada posição

o cam po elétrico na superfície do plano

Plano

co le to r

t? 7 Z Z /$ h (

I

s

Figura <2-6)- M ontagem para m edir o cam po elet.rostático

(34)

~ lln , . : í n

• """'Y""W

comparação

ao plano

coletar,

permite

realizar

um mapeamento

da

I

I

-:- 6.01. . • . • r

-0 '1 I

I I

o

,... r-

1 -+ "

to.;..

'-'" 1 I:,. I ",

Cd 4.

o

i_ . '. "O :

c i •

o ;

(J 1

r-I (1J I "O 2.0;.... i I I L I I I

O l~

-o

,

.

i ~ - ,

3.

o

4.

o

Figura < 3 -D - D istribuição de corrente produzida por um a descarga carona com

(35)

geométrica. que é igual a Ag

=

~.r~

=

3.85 x 10-3cm2. Este fato

R

p

R m

RQ

(36)

Ro

J( R) dA = 2"

J

J CR) R dR

(37)

I + (,UA) •..

Tabela illI-i) - Comparação da corrente do plano coletor medida

com a corrente do plano coletar determinada pela integração

(38)
(39)

1 \

Ae<10-3em2)

i

Ap(10-3cm2>\

Angulo I~ Vc<kv) te Ve(kV) \ te

! - !

18 i 4.36 1.5 5.7 5.0 1.5 5.7

18 5 6.58 1.4 5.5 82 1.5 5.7

18 9 8.19 1.4 5.5 9.5 1.5 5.7

18 20 11.0 1.5 5.7 16 1.5 5.7

18 25 12.0 i 1.54 5.9

18 60 13.5 1.5 5.7

26 1 5.0 1.5 5.7 5.0 1.3 5.0

26 5 6.69 1.5 5.5 7.5 1.5 5.7

26 9 8.18 1.5 5.5 9.0 1.5 5.7

26 20 11.5 1.5 5.7 15.0 1.5 5.7

26 25 12.5 1.5 5.7

26 60 1325 1.5 5.7

42 9 8.47 1.5 5.7

42 20 10.75 1.5 5.7

42 25 11.75 1.54 5.9

42 60 12.5 1.5 5.7

Tabela <ill-2) - Referente às medidas da área efetiva da sonda mantendo

d

=

2.5 em e variando as seguintes parâmetros: polaridade,

(40)

T abela G ll-3>- Á rea efetiva da senda em função da

(41)

posição

da sonda

em relação

ao olano

coletar.

T abela all-4) - Á rea efetiva em função da pO sição da sonda

(42)
(43)

-3 2

0 .2 )x 1 0 e m I

v a lo r d a A e e s p e ra d a Q u e é d e (5 .7 :!: O .1 > X 1 0 -3e m2, d e n tro d a

'5 ..•

+ -3 .,

(44)

DETERMINAÇÃO DO CAMPO ELÉTRICO NA SUPERFICIE

tensão

v

s(12), conforme

é

mostrado na figura 2-6.

À

corrente de

r - (1 2 )

(45)

•. r , - - i :I

L . - r p ' - ' ; ;

loo--- r m •.••

I

, _ r p : - - ' \I

- r m - 1 l

\o-r

3---

~R---Figuras (4.1.a e 4.1.b) - Fluxo das linhas de campo elétrico com a voltagem de

(46)

deformação

det,.lido potencial

de

polarização

1I ,

oado

pelo

produto

da

'''''S ! e .,

A ,

capacitancia (CÜ) , e n t r e a super'ficie da s e n d a cem a superficie

Is

=

r;

=

co·vs.:

'lf • E..? . rm . E o

(:0

=

4. rm .i.o. { 1. 07944 + (~ ) . l n . ( 1 + ;~ ) }

(47)

Is = 10

V

s

1

+

K.~

(48)

V s (- À

o

.5

!

0.25

- - - J , V s (+ )

0.25 0.5

Figura (4-2) - Distribuição de corrente da sonda (1s)em função do potencial

(49)

,

Apresenta-se

neste

capitulo

os

resultados

experimentais

relativos

ao estudo detalhado

~~~ distribuiçBgs

de corrente

e o

da distribuição de corrente na região central do olano(l).

Encontra-se também na literatura(Z) estudos da distribuição de

Pretende-se aqui determi nar este campo em função da posi ção

(50)

carona oositiva

e em função

dos oarâmetros

do sistema.

(51)

6

1"'\

<t: 5 i

0 '1 ;

I

O

-'-' 4

-..

(':j

.

"O ~ o 3 CIl

-Q) "O Q) 2'--..., ~ Q) ••• 1 •.. ~ o u O

..~ '"

.• f-:'

..

.

,

•• 1- •••• t+ " .," .

2

(52)

6

i

...-.-5 ,

<l; i

0 \ l

-I

O

~

'-' 4

r-til

'"

ç::

o 3 i

CJl ~

i.

Q)

'"

'"

.

QJ 2

-.I.l

.

c:: .•. QJ J ,... 1 :-,... + " o

U i- ••

.• • • ~ - i- ." ,

~fo""'l

O 1 2 3 4 5

R (cm )

Figura (5-2) - Comparação da distribuição de corrente da

carona positiva com a distribuição da Lei Generalizada

(53)

.-..

o H .•...••. Ul H '-'

F i g u r a (5-3) - ~istribuição d e c o r r e n t e n o r m a l i z a d a Gs/I~

e m f u n ç ã o d e R .

1.0

C\l

"O

C\l

N ; .

-...•

,.., C\l 0.9 s ,-~ o Z <li

"-lç:: 0.8

<li '--~ , •... o u O

-~':",-

.... ...~.•...

,-o ..." ....

" ...•...

, "

" . ' ,

(54)

17

'""'<I; 15

0 '\ I 13 o ...• '- ' :':l 11 ;

-'"

c

o 9 ,

-til (]J 7

'"

'--(]J ~ 5 ~ c (]J '"'

'"' 3 ~

o

u

1

O 10 20 30 40 50

Ic ( ]J A )

(55)

1,5 i ,... O H -.•..•.. (JJ r-. ""--' 1,O L CO

..

"'O CO It N 'T "1 , ,....; .; ;. CO S l-< O,5~ O z ..•.. Q ) '-lc:: Q ) l-i l-i O

u

O

0,5

(56)

1 -

5. O e 8. O m m

J I -

L 5 m m

.:".,.

,

•.

; " j ,

Figura <5-7)- Distribuição da corrente de sonda em

(57)

,-...

1.5

o H

269

.•..•.. ü íJl

-H

-

+

189

al

1.0

"O t-al N 'r'i r-1 al

-C

••

o z

0.5

-QJ <J C Q)

••

-••

o u

o

o

1 2 3 4 5

R (cm )

Figura (5-8>- Distribuição da corrente de sonda normalizada

em função de R, para diferentes

.a

da ponta mantendo a

(58)

6 !,

i

~;'oIo

""'

5 ~

<: I

-

.

0 \ ~;.

I f .•

a

i

.,

•....• ?

'-" 4 ;...

.'

"?

q j

.

....,

.

' I: i o 3 CI1 QJ "O 2 <li r-<.J I: i <li 1 i ~

r

~ o u

o

1

...

~.. "'~".c.:..~~~

F i g u r a (5.9) - D i s t r i b u i ç ã o d a L e i d e W a r b u r g c o m a d i s t r i b u i ç ã o

d e c o r r e n t e d a s o n d a e m f u n ç ã o d e R , d e s c a r g a c a r o n a

n e g a t i v a , c o m n = 5.0.

6

i

I

""'

,.......

5 L •

<: " "..

0 \ ! ?,

I

! to.

a i

•....•

4 I ?

'-" :- "

q j I

.

"O iI to

I: 3 :... o cn , <li

..

'O 2 !-~ , <.J I: <li 1 ~ ~ ~ i i o I U O 1

F i g u r a <5.10> - A juste d a L e i G e n e r a l i z a d a d e W a r b u r g

(59)

Q ue as distribuições de correntes são iguais para diferentes

""' o H

-

(J) H '- '

o

i

O

F igura (5-11) - D istribuição da corrente norm alizaoa

(60)

~ /

3 4 ----===-=- ;5

o ' O

Figura (5-1.2)- D istribuição da corrente de sonda norm alizada

as/lo> em função de R , com .6

=

26 graus e corrente

(61)

1 O -, ._-- .•...- -- -- -.... ?

• ; .<:... . ". .

I '- ' • • • • • • • . ....•. ....••. ~, ,, •\ \,

,

, \,

\.

"

,

,,-.,

\. ,

• "o " "

"

.." . . '.

"

0.75 :,-, "'-- __ --'- .-.:..:.... _

O

F igt.,ra (5-13) - D etalhe da região central da figura 5-12

m ostrando o afastam ento das distribuições de corrente

de sonda com o aum ento da corrente de corona

"""" < 0 '"1 I 2.5, o ....• '- ' o 2.0!->:: T i O) o C c::l

1.5:-'"

c o CJl 1o0r-O)

'"

(lJ J-J C 0.5:-O) ~ ~ o u

O'

O

10 20 30 40 50 60 70

Ic ( ]J A )

F igura < 5 -1 4 ) - D istribui9ão da corrente de sonda. com a

(62)

cistribuicão , de

1. 5

r---~

i

C1'':;

I

I r

-: 1. O ~~ • •

""O I

g

L

~ o. s/

~I

~ 0

1

u

---'----...:.-~..L__l_ __

_..J

- 5.0 ,LW .l

A - e .O ~

... ... I +

I

... ...

I

.

... +

...

.

'f

lRccffi)

...

,

I

...1

+

+ +

1.0 2.0 3. O 4.0 5.0 6.0

F igura (5-15) - D istribuição da corrente da sonda (1 s )

(63)

distribuições são iguais. Para a haste de diâm eiro 1.5 m m (nas

m e d iu -s e a c o rre n te d a s o n d a e m fu n ç ã o d e R m a n te n d o fix a s a

maior é o seu alcance lateral da distribu~9ão de corrente .

...•. o

H

- !

-(Jl

H '-"

Figura (5-16) - D istribuição da corrente norm alizada

(1 s /lo ) em fu rr~ Q de R , variando-se o ângulo cônico

da ponta em f3 = 18, 26 e 42 graus e m antendo-se a

(64)

5 .4 - A D e p e n d ê n c ia d e R o n a D is trib l.1 iç .ã o d e C o rre n te d a D e s c a rg a C a ro n a .

~ ....

IQ j • g T . : '1L .l.~ _

1-/ Q J

'"

Q J .u t: 1 Q J l-l l-l o U

3 \, i 4

---

..

Figura {"5-17>- D istribuição da corrente de sonda em relação à R ,

m ostrando o decaim ento abruPto da corrente em R a

- I - descarga corona negativa

(65)

de

medidas

de

Ro

para

ambas

as

polaridades

em

função

da

corrente

.

de

i.,;

'"'orona ..I)

, C I

da

dl'stal'.ncl'

a

ponta

pl ano

(d)

I

do

ângulo

cênico

da ponta

<a)

e do diâmetro

da haste

(~) .

.

j../

4 , ,

!

li'

3 , ,~

Jt

(66)

,

continua, reglme uGlow

u

passamos a ter Ro constante. Aumentando

.

(67)

Figura (5-19) - Ro em função da distância ponta-plano. para am bas as polaridades: (-) oolaridade negativa e

(68)

Ro(cm)

5

í

4 '- \,\

\ \ \ \, ,, ~

3:-

-

-"

---2'-

--..~---

....,

1

-O

O 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0

B(Graus)

Figura (5-20) - D istribuição da corrente de carona em R = Ro em função do ângulo cônico da ponta

(69)

figura (5-21) - Medidas de R-oem função do diâmetro da haste

(70)

P l a n o

c o l e t o r

Vl/II///lJ

(71)

2.0 1.5 1.0 Q5 0.5 O

i="lgura (5-23) - Dependência de Is em função de Vs. Vc =-i2kv, lc = 3O,u.A, d = 2.5cm e R= iDem.

3,0

2.5

2

15

1.0

r

I

I

I

I

I

R

(crn)

(72)

função

da

corrente

de

corona,

mediu-se

o

campo

para

três

1000:"-,... :> '-' o (J -r1 600r-l-I .l-I '<1l...., ~ o 200;""" o.. s ce : u 0:--200'

-20 O 20 40 60 80

Ic(j..lA)

F i g u r a (5-25) - D i s t r i b u i ç ã o d o c a m p o e l é t r i c o em f u n ç ã o d a c o r r e n t e d e c a r o n a , m a n t e n d o a d i s t â n c i a

(73)

5.52 - D is t r ib u iç ã o do campo e lé t r ic o Eo e m f u , " 't Ç ã o d e R p a r a a m b a s a s p o l a r i d a d e s .

condições

70

60 . + Carona Negativa

r--.

::>

50 a Carona Positiva

'-'

r--.

o ;

~ 40

t..

~

'-' ; ~ o u 30 ..-I -••• ~ '<1) 20 ,...., :-~ i o Q . 10 s til U O

O 0.5 1.0 1.5 2.0

R(cm)

Figura (5-26) - D istribuição do cam po elétrico Eo em função de R para am bas as polaridades, m antendo

(74)
(75)

A I c

I p c : A

P l o c o d e c o n t r o l e

P l a n o

c o l e t o r

(76)

10

[

a O Ic

8

I

+

Ipc

6 r- 6 It

cn + ::.rJ

~4

::.rJ o::: o:::

232

.•.. .•.. .•.. O

2

3

4

5 6 7

Z(cm)

Figura (6.2) - C orrente do plano coletor em função da distância da placa de controle ao plano coletor. m antendo os potenciais

de carona e da olaca de controle constantes.

(77)

L tem um acréscimo muito pequeno. Esta figura

l.

70 I

60 ~ + Ic

50 ~ o Ipc CIl40 6. I t w

t-< I a

Z30 ~I

W I

~

L

a

~20

.

u I a

t

.

10

.

a

a

1 .l ••

.•.

t

.•.

t .•. t

O

6 7 8 9 10 11 12

V C(-KV)

(78)

.-..

4,0

1

<t:

;:l..

L

'-'

I

o Vpc 2,0 KV

H I

O 3,01_ +

Vpc 3,0 KV

~ I

Q)

.-i I

O L I Vpc - 4,0 KV

u J

I

O

i=: 2,0~ /:;. Vpc 5,0 KV

ctl I .-i

I

o. I.-O I "O I Q) 1 ,O~

~

I

i=: Q)

r

H H a

O 01 I I

u

3 5 7 9 11

Vc(-KV)

(79)

50

40 ...~

Cf) 30

r-~ i

E-<

Z

~

o:: 20 ~ o::

o u

i

10

r-i

O iI

O

Vpc(-KV)

(80)

""'

<::l. 0.7

'-' ~ 0.6f-o , +J ,, (1l

o.sL

,...., o u o 0.4L t:: ~ ,...., i O- 0.3f-O 'O <lJ 0.2f--I-l J:: :,

<lJ~ I

.

O.U-~ O U Oi O 0.5 VpC(-KV)

(81)

corrente

medida

no sistema PPP (nas mesmas condições

do sistema

de corrente

no sistema

ponta-plano

cal suavemente

em função

de

distribuição

de corrente

na região

central

independente

de R e

I···,·

.

j:

(I): 1t = 2,0 l.lA

Ve =-6,0 KV d 4,0 em

1t=2,01.lA Ve = -7,0 KV Vpc = -4, O KV

Figura (6.7) - D istribuições de corrente de sonda em furção de R, do sistem a PPP e PP, m antendo a

(82)

8

..-..

Vpe =-8,0 KV <: + +

o

.

+

...• 7

I + Z = 7,0 em

o...• 3+ +

'-' + + + + +

6 + + +

Cl:l +

~ 5 + +

C +

o + +

2 +

CIl + + +

4 +

<li

~ + + +

3 1 + +

<li +

~ + +

C

<li 2 +

I-< I-<

o 1 +

U

O 1 2 3 7

R(cm)

It Ic Ve

1 2 10 11

2 3 37,5 13,5

3 4 94 16

Figura (6.8) - D istribuições de corrente m antendo o o potencial da placa de controle constante em-8.0 K V

(83)

a corrente

de sonda em tuncão

,

de

30

.-., It =-3,0 llA

<

o...• 25 ~~

V =-5 O

I KV

o...• 1 pc '

'-" 20 ,

t:l "O

C

o 15 - 2

CIl

CIJ "O

10

-CIJ

..

..

•..

.

c 3 ,

CIJ

••

5

..

.. ..

T

••

!

..

o •..

u

....

..

..

O 1 2 3 4 5

R(cm)

Z Ic Vc

1 3,0 -5,0 -7,5

2 4,0 -15,5 -8,5

3 5,0

I

-43 -10,5

Figura (6.9) - D istribuições de corrente m antendo a corrente do plano coletor constante em -3.0 lJ,A e o potencial da placa de

(84)

Na

figura

6.10

e

mostrada

medidas

da

distribuição

de

""'

<

o

...

I

o

...

'-"

I

t =-2,Oj.lA Z = 6, O em

(85)

6 . 4 - A Dependência de Ro na DistribuiçãD d e C o r r e n t e do S i s t e m a P P P .

valor

em

função

da

corrente

do

plano

coletor

(It)/

da distância

6 RoCem)

I

I

Vpe 8,0 KV

5

Iz

7,0 em

I I

4 J

I

i

I

3 ~

i

I

~

I I

I

2

!

I I I

1 2 3 4 5 6

(86)

6 . 4 2 - I~O em funçJ.o da Distância entre a s P l 3 . c a s .

t t ri R ~ '" d 7

C O M í J O : " " a m e n o u e ' C e m : IJI'Ç,3,O e '-J

7 \ Ro(em)

I

I

L

Vpe = -5,0 KV

6

,

I

I

t = -3,0 )lA

5 I

r-i

4

~

+

3

r

+

2 ~

1

I

I I

,

I I !

1 2 3 4 5 6 7 8

(87)

9 Ro(em)

8 I

,.-Z =

6,0

em

I

7 ~ It = 2,0 )JA

6

-5 I I

4 r

3

1 2 3 4 5 6 7

(88)

Vs

(89)

-100

! - - - !

i

t

!

~-:tr.

.ti

.1

I

... J.

I

-1

...

(90)

di____ c;:t.rio

----T--

hlli r:~n

Mediu-se

tambem

a

distribui9ão

do

campo

elétrico

(91)

distribuição, exceto no final da distribuiç:ão, aonde a curva

Um fator importante a destacar no ajuste da distribuição

(92)

Após W arburg determinar os resultados da distribuição de

condução da descarga. A expressão obt i da por Walsh (8) é dada

i + [(~ - l)/AJ

= --- =

~

i - ( i l A) +

~5

i/A

7

i

= ---

cos

e

A ~ O. 50 1 n ( i _2 17e )

!J

i + 2 tg2 a)-2

J(e) =

J(O)

5

2 -2

(93)

explicação

da causa desta Queda.

(94)

Na

região

de

condução

o

campo

radial

,"'ontr' hU' 1"'::0 .-1~

_ . . _ • . y _ _ ' - 6

-r--i

I

I

d!

I

I

I

i

!'"J - 100

r J - '- '

Figura (7.1) - Form a suposta para a região de ionização

(95)

5era usado

Que a forma

da região

de ionização

é

diferente

como

(96)

• ~, I~.J i \ : - \ '

reg120

ae conauçao

preve

que Ka

aever12

aproximação}

o temoo

de trânsito

dos

íons da ponta

ao plano,

e

1

nversamenie

proporei anal

(t

r

=

L

2/,{LV

a)

e a di stânei a Que e1 es

(97)

zero

em

R

=

Ro.

Assim I 'lê-se

claramente

.:) efei ta

da

camoo

,

I

=

!

"~

I t. Z IJ ,c2

(98)

Para

verificar

a deoendência

de Ro com vários oarâmetros,

"'. ~ i0- 4 2/, I .

expressao

7.4

\usando

~

= L...i

x

m

'1.5).

Rec

(99)

_.3/2 ''U '

L na figura 7.5 Que RQ

e

linear em funçao de

i/Voe

somente

'1

"l ~ t .

Isto e esperado uma \ieZ que Quanto menor I ~ menor será o

"

R (em)

7 • O o

6. O

5. O

4.0

r-I 3. O L

2. O

1.0 ! Z 3/2

2. O 6. O 10 14 18 20

Figura <7.4) - Compartamento de RQ em função de Z312,

(100)

9.0

Ro (em)

I

I I

8.0

\.-i I I 7 • O I

l-I

I 1

6.0

t-I 1 I I

5.0

r-I I i

4.0

I r

I

I l/V pe

3.

o

I

o

o .

1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

Figura (7.5) - Comportamento de Ro em função de 1JVpCJ

onde Z

=

6.0 em e I~

=

2.0 UA.

'"

5.5 Ro (em)

I

I

i

I

I

5 . O I

~ i I

I

4.5

r-I I 4. O ~ I

I

3.5

I

,

! I

3. O

I

'fI:

t

1.0 1. 25 1.5 1. 75 ·2. O 2.25 2.5

(101)

função

- 4 2

Jj, = 2.1 x iO m IV.5.

Tabela N U -2}- Resultados dos cálculos da m obilidade oela equação 7.1 variando-se V pc e m antendo-se

(102)

A

APENDICE

A

A "LEi de W arburg/, E a primeira indicação experimental

I

I

I I

l~

I

I

I

-?0@ -.

(103)
(104)

DETERHINAÇÃO DA AREA EFETIVA USANDO A LEI GENERALIZADA

DE WARBURG

(CÁLCULO

ANALÍTICO )

distribuição

de

corrente,

r

o

(n '.

(

f

~

1- ~ -

11

.2)

R dRd!P

=

2. ~ .J<OU ( - d. i I'~ ,"- '+ . Ü . ~

. I n _7~ rl~ I ir> _ 7\ I

, ' - J ' - , \ " - "

1(B2)

(105)
(106)

e m i u n ç ã o c i o s e u p o t e n c i a l t e m u m a c a r a c t e r i s t i c a l i n e a r . . a

(107)

_ r l ~ :1

L . - r p

- ! :

" - - 'm • . . •

1 ' 2

-- -- + -- ~ -- -- . I I I I I I I

_ r p : - - - " I ; _ r m ~

0 . . . . - '3 - - _ ! - - R

F i g u r a < C - i ) - M o d e l o d o f l u x o d a s l i n h a s d e c a m p o s o b r e

o p l a n o c o l e t a r l e v a n d o e m c o n s i d e r a ç ã o a p o l a r i d a d e

d o p o t e n c i a l a p l i c a d o n a s o n d a : a - p o l a r i d a d e d a s o n d a

m a i s D O s i t i v a d o o u e a o l a c a c o l e t a r a ; b - p o l a r i d a d e d a

(108)

r i

~ .- ~

f

" '-. " . " '( ) . J

O

r1

Is ' l i1 2

r

= = r2 2 (

E

o E s ) R.dR C . 4

~ ' l i a 2 =

_ 2

j

rm '=-o·rm

o

.. ,

< . .

(109)

R

' t2 = 2 .' l t . E . ~.

I

(

Eo - E5 ) . R . d R

(110)

Is r ·z

= 2 =

1 ;

..,

r f f i

R

- 2

I

Es R dR

~ 5

2

= r3 = r3 C . i O

1 0 rm r~ t : " "

~ ~ : J

I ~

=

L . )

(111)

Observa-se que a equação

C.li

mostra uma dependência

F i g u r a s < C - 2 ) - C o r r e n t e n o r m a l i z a d a C s / l o ) e m f u n ç ã o

d a n o r m a l i z a ç ã o ( \ Y 's / E o r m ) . { a )r p / g = 4 4 , Z = 1 2 e m , 7 0 K V e

(112)

,

caracteristica linear e não linear. Na figura C-Z.O, rp/g

=

44,

(113)

Voe

= z

-P la c a d e

/ c o n t r o l e

- - - - I

~ ~ P la n o

(114)

Vz

= ~ . E z = constante

e

Vr = f J . . Er

. ] . . ( r . E r ' +

a r , ,

c ~ . N ( r , z )

€.to

E r ( r , z ) =

r

J

r.dr.N(r,z)

(115)

Q

=

t . o R o

R

Q

J

r . d r . N < r , Z >

o

Ro

! t = ~ . Q . E z · 2 . 1 t ' .

I

r . d r . N < r . Z )

o

I t

2 .1 t •€.Q. J j . . Ez .Ro

dRo Idt

dz/dt

dRo

(116)

d Ro

dz =

It

2 .'J t' .&J] J .1 . . Ez' R c

I . t . z

(117)
(118)

. I o u r n a l o f E 1 e c t r o s t a t i c s , 1 9 . 2 5 7 < i . 9 8 7

'-(16)- L E A L F E R R E I R A . G . F . . O U V E I R A . I r . O . N . & G I A C O M E T T I .J . A . " 'P o i n t . - w - o l a n e c o r o n a C u r r e n t - \ i o l t a g e C h a r a c t e r i s t i c s f o r p o s i t i v e a n d n e g a t i v e p c l a r i t 'd w i t h e v i d e n c e D f a n e l e t r c n i c c o m c c n e n t " . . I A p p L 59. 3045 (1.986>'

( 1 7 ) . . . C A M P O S , J . S . C . e G I A C O M E T T I• . I . A . - N o v a T r i o d o d e C o r o n a - n ã o p u b l i c a d o . ( i S ) - G I A C O M E T T I ,J A . - ; 'T e s e d e D o u t o r a d a "

( 1 9 ) - M O R E N O , R . " T e s e d e D o u t c r a d o "

Imagem

Figura 2.1 Figura 2.2 Figura 2.3 Figura 2.4
Figura 5 .3 - DistribuiÇ)ão da corrente normal izada em funÇ)ào de R , variando-se a corrente
Tabela illI-i) - Comparação da corrente do plano coletor medida com a corrente do plano coletar determinada pela integração
Tabela VIT-l - Com paração do valer de n com o aum ento da corrente carona. a) negativa e
+2

Referências

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