Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Число тренировочных пробоев для достижения высокого установившегося пробивного напряжения может достигать десятков тысяч [66] при площади электродов несколько квадратных сантиметров, но часто тренировка ограничивается сотнями или десятками пробоев.
Типичный характер изменения пробивного напряжения в ходе такой тренировки показан на рис. 24. Установившееся значение пробивного напряжения вдвое превышает первоначальное. Достигнутое при этом значение пробивного напряжения не сохраняется, если в течение нескольких часов на электродах отсутствует напряжение. Однако после такого перерыва достаточно 5—10 тренировочных пробоев, чтобы полностью восстановить результаты первоначальной тренировки [95]. Повторная тренировка ускоряется даже после кратковременного напуска в рабочий объем атмосферного воздуха (лучше сухого азота).
В табл. 17 приведены данные, характеризующие влияние перерыва в подаче напряжения на электроды из нержавеющей стали в вакуумной системе, откачиваемой масляными насосами до IO-6 мм рт. ст. (межэлектродный зазор 0,1 мм, напряжение— импульсное, длительностью 1 мсек [95]).
89
Некоторые сверхвысоковольтные электровакуумные аппараты, например электростатические анализаторы заряженных частиц и ускорительные трубки, тренируют до напряжения, превышающего номинальное (рабочее) напряжение, чтобы работе на номинальном напряжении не мешали случайные пробои. Однако при длительной работе происходит постепенное сниже-
Рис.
нием
24. Рост пробивного напряжения с увеличе-тренирующих пробоев (стальные электроды,
S- 0,1 мм):
средняя величина Urt^ для хорошо конди-
пр
ционированных электродов
Ч
ние электропрочности (начинают возникать редкие пробои), и нужна периодическая, дополнительная тренировка [147, 148].
SyMM
S
5
4
«Hf
1*
If** »М1
I
Tir
I 9114
•
*ш «;и
mwm% pit
««•
її m#
TH
• #М 49И
тгг ' m
• 4М4 И
?
14|| 41«« им
»т* *
•ИІ *
ш
г\
Hf
(Mt
1«
J------------------L
0 20 У) 60 80
100 120 ПО 160 180 200 220 2W 250
Число продовб
Рис. 25. Изменение электропрочности при многократной подаче импульсов напряжения 350 кв.
Хорошие результаты дает тренировка пробоями импульсным напряжением, причем, как и при постоянном напряжении, полярность должна совпадать с полярностью рабочего напряжения [149Г- Изменение электропрочности вакуумного зазора при последовательных пробоях приведено на рис 25. На стальные электроды (катод—плоскость, анод—сфера диаметром 9,3 мм) с интервалом 20 сек через сопротивление 9 ком подавалось импульсное (1,5/40 мксек — отношение времени нарастания фронта к длительности импульса) напряжение 350 кв [150]. Зазор между электродами, первоначально установленный с запасом, после каждых трех-четырех импульсов, если не было пробоев, уменьшали до тех пор, пока в трех случаях из пяти не наблюдали пробоя. Это расстояние фиксировали как про-
90
Таблица 17
Влияние перерыва в подаче напряжения на пробивное напряжение
Длительность перерыва в подаче напряжения, ч Пробивное напряжение, кв Длительность перерыва в подаче напряжения, ч Пробивное напряжение, кв
при первом пробое среднее из пяти последующих пробоев при первом пробое среднее из пяти последующих пробоев
0,1 22,5 26,7±1,0 4 21,5 25,4+1,1
0,5 19,5 25,94-0,9 6 17,5 25,7 + 1,1
2 22,5 і 25,8+1,2 7 17 25,3 + 1,2
бивное, электроды разводили и процедуру повторяли. На рис. 25 пробои отмечены вертикальными штрихами; импульсы напряжения, при которых пробоев не было, — точками. Пробои при больших расстояниях между электродами (менее интенсивные) обычно улучшают электроизоляционную прочность, тогда как пробои при малых расстояниях и том же напряжении ухудшают ее (после таких пробоев следующие пробои наступают при значительно больших зазорах между электродами). Это отражает довольно известное практическое правило, что после мощного пробоя для восстановления хорошей изоляции желательна дополнительная тренировка электродов разрядами меньшей мощности, например при пониженном напряжении.
Практикой также установлено, что электроды большой площади удобнее тренировать при напряжении несколько ниже напряжения возникновения регулярных пробоев. В этих условиях случайные пробои постепенно как бы ликвидируют слабые места без порчи остальной поверхности электродов, и тем самым уровень вакуумной изоляции повышается. Довольно хорошим индикатором состояния поверхности электродов при такой тренировке служит сила темнового тока (и, по-видимому, усредненного тока микроразрядов и послепробойных искр), который в практике физических лабораторий часто регистрируется по рентгеновскому излучению. Напряжение на электродах при тренировке регулируют так, чтобы рентгеновское излучение поддерживалось на определенном уровне с постоянной тенденцией к снижению. Особенно этот метод удобен при высокочастотном напряжении, где измерение силы токов, текущих в зазоре, крайне затруднительно. На рис. 26 приведена кривая изменения рентгеновского излучения в процессе тренировки электродов [151]. Рентгеновское излучение по мере тренировки электродов при одном и том же напряжении уменьшается. Примечательно, что возникновение пробоев наблюдается, как правило, не при самой большой силе электронного тока.
