感應(yīng)放電概述

放電方法是一種利用氣體在外界電場影響下產(chǎn)生等離子體而制備某些化合物的方法。放電管有三種：①電極放電管。②臭氧發(fā)生器。③感應(yīng)放電器。在繞成螺旋形的銅制盤管中間插入一支玻璃管，將銅管作為一個(gè)振蕩回路與射頻發(fā)生器相連接。

在一支U型管兩端的玻璃管壁上分別熔接金屬電極(常為鋁電極)，再將電極與電壓幾千伏、頻率60赫左右的高壓交流電源相連接。在幾個(gè)托的低氣壓下使氣態(tài)反應(yīng)物通過U型管，產(chǎn)生穩(wěn)定的輝光，故稱輝光放電。例如，硫蒸氣和二氧化硫氣體混合物通過鋁電極放電管，可制得一氧化硫。在兩個(gè)同心玻璃管內(nèi)管的內(nèi)側(cè)和外管的外側(cè)分別放置冷的電解質(zhì)溶液(常用硫酸銅溶液)，各插入電極一支，連接具有較高電壓和較高頻率的電源。氣態(tài)反應(yīng)物從兩個(gè)薄的玻璃管壁間通過，電極和等離子體間不直接接觸。這種通過管壁間的放電稱為無聲放電。例如，在常壓下將氧氣通過臭氧發(fā)生器，可制得具有一定濃度的臭氧。當(dāng)?shù)蛪簹怏w通過玻璃管時(shí)，受迅速變化磁場的影響而進(jìn)行輝光放電。例如，氣態(tài)四氯化鍺通過感應(yīng)放電管時(shí)可制得二聚三氯化鍺。此外還可利用微波的影響進(jìn)行輝光放電。本法可以制備那些熱力學(xué)上不穩(wěn)定而動(dòng)力學(xué)上卻很穩(wěn)定的物質(zhì)，如臭氧等。 2100433B

如果環(huán)境溫度較低，等離子體能夠通過輻射和熱傳導(dǎo)等方式向壁面?zhèn)鬟f能量，因此，要在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)保持等離子體狀態(tài)，發(fā)生器供給的能量必須大于等離子體損失的能量。不少人工產(chǎn)生等離子體的方法（如爆炸法、激波法等）產(chǎn)生的等離子體狀態(tài)只能持續(xù)很短時(shí)間（10～10秒左右），而有工業(yè)應(yīng)用價(jià)值的等離子體狀態(tài)則要維持較長時(shí)間（幾分鐘至幾十小時(shí)）。能產(chǎn)生后一種等離子體的方法主要有：直流弧光放電法、交流工頻放電法、高頻感應(yīng)放電法、低氣壓放電法（例如輝光放電法）和燃燒法。前四種放電都用電學(xué)手段獲得，而燃燒則利用化學(xué)手段獲得。

等離子體發(fā)生器的放電原理：利用外加電場或高頻感應(yīng)電場使氣體導(dǎo)電，稱為氣體放電。氣體放電是產(chǎn)生等離子體的重要手段之一。被外加電場加速的部分電離氣體中的電子與中性分子碰撞，把從電場得到的能量傳給氣體。電子與中性分子的彈性碰撞導(dǎo)致分子動(dòng)能增加，表現(xiàn)為溫度升高；而非彈性碰撞則導(dǎo)致激發(fā)（分子或原子中的電子由低能級躍遷到高能級）、離解（分子分解為原子）或電離（分子或原子的外層電子由束縛態(tài)變?yōu)樽杂呻娮樱?。高溫氣體通過傳導(dǎo)、對流和輻射把能量傳給周圍環(huán)境，在定常條件下，給定容積中的輸入能量和損失能量相等。電子和重粒子（離子、分子和原子）間能量傳遞的速率與碰撞頻率(單位時(shí)間內(nèi)碰撞的次數(shù))成正比。在稠密氣體中，碰撞頻繁，兩類粒子的平均動(dòng)能(即溫度)很容易達(dá)到平衡，因此電子溫度和氣體溫度大致相等,這是氣壓在一個(gè)大氣壓以上時(shí)的通常情況,一般稱為熱等離子體或平衡等離子體。在低氣壓條件下，碰撞很少，電子從電場得到的能量不容易傳給重粒子，此時(shí)電子溫度高于氣體溫度，通常稱為冷等離子體或非平衡等離子體。兩類等離子體各有特點(diǎn)和用途（見等離子體的工業(yè)應(yīng)用）。氣體放電分為直流放電和交流放電。

大多數(shù)的車輛是使用感應(yīng)放電式點(diǎn)火系統(tǒng)（晶體管點(diǎn)火系統(tǒng)），這是以電瓶（或發(fā)電機(jī)）做電源，利用晶體管電路把電壓放大，在需要點(diǎn)火時(shí)的瞬間切斷點(diǎn)火線圈的一次電流導(dǎo)致點(diǎn)火線圈的磁場崩潰，讓二次線圈產(chǎn)生高壓電的方法。在CDI系統(tǒng)中，充電電路對電容充電，當(dāng)點(diǎn)火觸發(fā)訊號傳到CDI時(shí)則停止充電并使電容放電，讓儲存在電容的高壓電流向點(diǎn)火線圈產(chǎn)生足以觸發(fā)火星塞點(diǎn)火的高壓電。

根據(jù)CDI所接的電源不同，大致上可分為AC-CDI和DC-CDI兩類。

• AC-CDI（在中國大陸又稱電容放電式磁電機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)）-使用發(fā)電線圈（發(fā)電機(jī)或磁電機(jī)）當(dāng)作CDI輸入電源，這是比較傳統(tǒng)也是市面上常見的CDI種類；一個(gè)CDI模組里包含了充電電路（整流器）、觸發(fā)電路（通常是硅控整流器）和一個(gè)主電容。首先，發(fā)電線圈輸出激磁信號（交流電），然后讓電流經(jīng)過充電電路（整流器）將交流電轉(zhuǎn)為半波直流電對主電容充電；當(dāng)觸發(fā)電路接收到點(diǎn)火正時(shí)訊號后（由發(fā)電線圈發(fā)出脈沖波到觸發(fā)電路），觸發(fā)電路會(huì)停止充電電路的運(yùn)作讓電容放電（SCR連接接地線路），并迅速的讓電流流向低感應(yīng)系數(shù)的點(diǎn)火線圈，這會(huì)讓一次線圈300~400伏特的電壓（由剛剛放電的電容提供）經(jīng)過變壓讓二次線圈產(chǎn)生高達(dá)4萬伏特高壓電對火星塞觸發(fā)點(diǎn)火；當(dāng)點(diǎn)火正時(shí)訊號停止后，充電電路將會(huì)重新連接（觸發(fā)電路停止運(yùn)作，也就是SCR斷路），并再度對主電容充電。

AC-CDI點(diǎn)火系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、使用方便。但由于是發(fā)電機(jī)直接供電，電容器的電壓受發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速影響較大，電容器在低速及高速狀態(tài)下充電能量不足，導(dǎo)致點(diǎn)火能量偏弱，容易造成冷車發(fā)動(dòng)困難，高速性能下降等。為了解決電容在低速及高速時(shí)充電能量不足的問題，許多中高級摩托車采用直接供電的直流 CDI（DC-CDI）。

• DC-CDI（在中國大陸又稱電容放電式蓄電池點(diǎn)火系統(tǒng)）-使用（蓄）電瓶當(dāng)作CDI輸入電源；如此一來，發(fā)電線圈（發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)）便會(huì)減少一組高壓繞線（降低加工成本，但點(diǎn)火訊號仍由發(fā)電機(jī)提供），且可降低磁阻造成的引擎負(fù)載達(dá)到更精準(zhǔn)的點(diǎn)火正時(shí)（點(diǎn)火時(shí)間）；另一方面也改善點(diǎn)火不會(huì)因引擎轉(zhuǎn)速變化造成不穩(wěn)之情形。而所要增加的便是CDI模組內(nèi)部線路的復(fù)雜度，模組內(nèi)最主要多了一個(gè)小型變壓器，它會(huì)將蓄電池12伏特的電壓升壓為300伏特左右的高壓電向主電容器充電，這也讓CDI模組的成本和體積比AC-CDI還要多。