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1 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Rappresentazione schematica della formazione e propagazione di uno.

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Presentazione sul tema: "1 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Rappresentazione schematica della formazione e propagazione di uno."— Transcript della presentazione:

1 1 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Rappresentazione schematica della formazione e propagazione di uno streamer positivo

2 2 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Scarica in aria su lunga distanza con impulsi di fulminazione 1 s/div Traccia superiore: Tensione applicata Traccia inferiore: Campo elettrico al piano Sviluppo temporale della scarica

3 3 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Sviluppo temporale della scarica 5 s/div Traccia superiore: Campo elettrico al piano Traccia inferiore: Tensione applicata Sviluppo della scarica con onde di forma non convenzionale

4 4 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Scarica in aria con onda di manovra Fotografia risolta nel tempo dello sviluppo di una scarica

5 5 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento

6 6 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento

7 7 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Tensione di scarica con polarità negativa in geometria asta-piano in funzione del tempo alla cresta dellimpulso di tensione

8 8 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento La scarica con polarità positiva -il primo corona che avviene all'istante T i ; -la formazione, all'istante T 1, di un canale (leader) che si propaga in modo continuo; dalla sua testa si sviluppa un fenomeno corona e la propagazione del leader, che avviene a velocità quasi costante, si protrae fino all'istante in cui gli streamer raggiungono l'elettrodo opposto; - il salto finale, che si sviluppa una volta che gli streamer del corona di leader hanno raggiunto lelettrodo opposto. Durante questa fase il canale percorre l'ultimo tratto ad una velocità via via crescente fino all'arrivo al piano all'istante T B in cui, praticamente, si completa la scarica.

9 9 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Grazie al campo dovuto alla carica spaziale alla sua testa, lo streamer si propaga oltre il punto P, in zone dove il solo campo geometrico E g non sarebbe sufficiente alla moltiplicazione di cariche. Lo streamer risulta un filamento parzialmente ionizzato con una caduta di tensione, a pressione atmosferica, di circa 5 kV/cm. La velocità dell'ordine di 10 2 ÷10 3 cm/µs; può arrestarsi prima di arrivare all'elettrodo opposto, lasciando, in questo caso, nella zona in cui si è propagato una certa quantità di carica, prevalentemente positiva. Dato il peso prevalente che, nella propagazione, ha il campo prodotto dalla carica spaziale alla sua testa, lo sviluppo di uno streamer segue solo approssimativamente le linee del campo applicato. E' da osservare infine che nel caso che due valanghe secondarie di sufficienti dimensioni arrivino contemporaneamente da direzioni diverse sulla testa dello streamer, si può originare una diramazione del filamento; via via che il fenomeno si ripete, lo sviluppo del fenomeno corona acquista sempre più una struttura di tipo "arborescente".

10 10 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Distribuzione delle tensioni di innesco del corona

11 11 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento

12 12 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Leader Dopo il primo corona, i fenomeni di ionizzazione possono ricominciare con lo sviluppo, a partire dallo stem di corona, di un canale parzialmente ionizzato, nel seguito chiamato leader, che si propaga, in modo abbastanza continuo, verso lelettrodo opposto, preceduto dalla formazione da corona che si sviluppano alla sua punta. Durante la fase di propagazione continua, il leader avanza con una velocità quasi costante, dell'ordine di 1,5 ÷ 2 cm/µs, seguendo un percorso tortuoso, che risulta del 10-30% più lungo della minima distanza tra gli elettrodi. La corrente associata all'avanzamento del leader è quasi costante, indicando una carica per unità di lunghezza del canale dell'ordine di qualche decina di µC/m.

13 13 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento La formazione e propagazione del leader, che presuppone un aumento del campo elettrico precedentemente ridotto dalla carica spaziale dovuta alla formazione del corona, può essere attribuito a tre differenti cause: -l'aumento della tensione applicata, e quindi del campo geometrico; -il movimento della carica spaziale, e quindi un ritorno verso la distribuzione di campo geometrico iniziale; - la trasformazione di una parte dei filamenti di corona, in particolare lo stem, in elementi a conducibilità più elevata.

14 14 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Il salto finale Quando gli streamer del corona di leader raggiungono l'elettrodo opposto, ha inizio la fase di salto finale: la velocità del leader e la corrente associata aumentano quasi esponenzialmente fino a che il canale ha coperto la totale distanza tra gli elettrodi. All'inizio del salto finale la tensione applicata V può essere espressa da V = E 1 L 1 + E s L s dove E 1 e E s sono i gradienti medi lungo il canale di leader e nella zona degli streamer. In queste condizioni la corrente è legata alla conducibilità del leader e degli streamer.

15 15 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Leader e streamer allinizio del salto finale

16 16 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento POLARITA NEGATIVA Corona impulsivo

17 17 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Formazione di una scarica con polarità negativa. A: leader negativo; B: leader spaziale; C e G: streamer positivi; D: stem spaziale; E: streamer negativi; F: leader positivo La scarica con polarità negativa

18 18 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Fotografia risolta nel tempo; gap di 1 m e tensione 2/2500 s – Polarità negativa Il salto finale

19 19 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Fotografia al convertitore di immagine degli ultimi 10 s dello sviluppo della scarica in un gap di 4 m con una punta sulla superficie piana

20 20 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Distribuzione del campo in una geometria asta-asta La scarica con entrambi gli elettrodi sollecitati

21 21 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento

22 22 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Lisolamento fase-fase

23 23 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento D=4 m 1- Asta – asta orizzontale 2 – Asta – asta verticale

24 24 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Valori minimi della tensione di scarica in funzione della distanza

25 25 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento Tensione di scarica con sovratensione da fulminazione Gradienti medi alla tensione di scarica

26 26 Università degli studi di Padova Dipartimento di ingegneria elettrica G.Pesavento -Polarità positiva: V 50 = 500 d 0,6 (fino a 10 m); V 50 = (da 2 a 15 m); V 50 = d(da 15 a 30 m) con V espresso in kV e d in metri. La deviazione standard è di circa il 5%. -Polarità negativa: V 50 = 1180 d 0,45 con V espresso in kV e d in metri. La deviazione standard è di circa l'8%.


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