Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
10 И. H Сливков
273
что они на аноде образуются из жидкой фазы (см. разд. 8.2). He исключено, что дополнительный нагрев частиц происходил при соударении их с поверхностью ікатода. При графитовом аноде перенесенные частицы имеют форму, отличную от сфери-
Рис. 81. Нале^ на стекле, помещенном за сетчатым катодом
после пробоев (X1350)*
а — анод из стали, б — из никеля, в — из графита, г, дг е — из меди, а, б, в, г — фотографии в отраженном свете д, е — в проходящем свете (е
того же участка, что и г)
ческой Естественно связать это с тем, что графит из-за высокой упругости паров не имеет в вакууме жидкой фазы
Описываемые опыты проведены при вакууме 1 • 10_6— 3-Ю-6 мм рт. ст., создававшемся масляными насосами. В этих условиях на предметном стекле, как и на обычных электродах,
274
да-за крекинга адсорбированных углеводородов под воздействием темновых токов постепенно нарастал полупрозрачный налет. Этот налет позволял в проходящем свете обнаруживать под микроскопом некоторые дополнительные детали. На приведенных фотографиях видны белые пятна — места, где, вероятно, при ударе микрочастицы испарилась углеводородная пленка налета, как и сама ударившая частица. Так как каждая фотография — результат 30-минутной экспозиции, то часть таких белых пятен, образовавшихся в первые минуты, успела вновь покрыться более тонким налетом. Последнее подтверждает, что пятна образуются во время экспозиции электродов под высоким напряжением, а не являются дефектом стекла или повреждениями при последующих манипуляциях. Поэтому со значительной степенью вероятности белые пятна можно интерпретировать как доказательство сильного нагрева піри соударении с электродом частиц микроскопического размера, оторвавшихся от противоположного электрода.
Таким образом, за счет переноса материала с анода на катод при многократных пробоях между металлическими электродами на катоде имеется и непрерывно пополняется запас микрочастиц, способных вызывать пробои. Можно ожидать, что при тренированных пробоями металлических электродах и напряжении выше 50—100 кв пробои, вызванные ударами микрочастиц, играют заметную, а возможно и доминирующую, роль. В последнем случае экспериментальные характеристики пробоя должны удовлетворять теоретическому критерию пробоя (96). Для проверки этого заключения в работе [150] изучалась зависимость пробивного напряжения от напряженностей у катода и анода для стальных плоских и полусферических электродов (рис. 82). Несмотря на широкий диапазон изменения напряжения (150—350 кв), напряженности у катода (35—95 кв/мм) и у анода (20—110 квімм), в процессе эксперимента все экспериментальные точки удовлетворяют зависимости
при среднеквадратическом отклонении менее ±5%.
Из сравнения выражений (96) и (97) видно, что полное совпадение экспериментальной и теоретической зависимостей получается при подстановке в выражение (96) fi=18, т. е. значения Ji, лежащего їв весьма разумных пределах. При равномерном поле между электродами зависимость Unp от Ek и E3i в выражении (96) преобразуется в зависимость от межэлектродного зазора
Значение показателя степени при 5 в этом теоретическом выражении оказывается очень близким к наиболее вероятному зна-
ищЕкЕ*/‘ = 2,7-10«, ви-м-11
(97)
Unp = consts0*625.
(98)
10* 275
чению, полученному из обработки большого числа экспериментальных данных (см. табл. 33).
Зависимость пробивного напряжения от материала электродов, вытекающая из теоретического !критерия (96), хорошо согласуется с результатами измерений этой зависимости для ме-, таллических электродов (табл. 66) [151].
Рис.
1 2 З Ї 5 6 7 0 1 2 3 Ь'5 $ 7 8'9 SjMM
82. Зависимость пробивного напряжения от зазора между стальными электродами различной конфигурации:
а — сферические электроды диаметром 20 мм, б и е — плоский анод и сферический катод диаметром 20 и 9,3 мм соответственно, в, г, д — сферический анод диаметром соответственно 20,
30 и 9,3 мм и плоский катод-------— по формуле (97).
Остается невыясненной действительная доля пробоев, вызванная ударами микрочастиц, среди всех пробоев. Из теоретического рассмотрения вытекает, что іпри напряжениях меньше 50—70 кв этот механизм в большинстве случаев не может конкурировать с автоэлектронной эмиссией, так как требуемая напряженность в месте отрыва микрочастицы [ц?ь в выражениях (94) и (95)] становится достаточной для интенсивной автоэлектронной эмиссии [367]. По-видимому, область наибольшей эффективности инициирования пробоя ударами микрочастиц лежит
276
Таблица 66
Сравнение теоретических и экспериментальных данных влиянии материала электродов на пробивное напряжение
(зазор 0,75 мм)
Материал электродов Экспериментальное Un р , Теоретическое fV % Материал электродов Экспериментальное Uu р
кв % кв %
Вольфрам 87 100 100 Никель 72 82
Молибден 76 88 90 Медь 68 78
Железо 72 82 79 Алюминий 57 65
Теорети-
ческое
^np, %
78,5
76
60
выше 100 кв при сравнительно длительном приложении напряжения к тренированным пробоями металлическим электродам. Кроме того, пробои, вызванные ударами микрочастиц, могут доминировать над пробоями, вызванными автоэлектронной эмиссией при ц?к ниже появления интенсивной автоэмиссии. При обычных значениях \х это приводит к условию ?к<60—80 кв/мм.
