Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Для выяснения значения тренировки каждого из электродов Миллер и Фаралл [152] анод или катод заменяли под вакуумом на свежеприготовленный. Проводя измерения с медными (ваку-
91
умной плавки) электродами диаметром 16 мм при напряжении до 80 кв, они нашли, что существенное значение имеет тренировка лишь катода.
t,MUH
Рис. 26. Интенсивность рентгеновского излучения при постепенном подъеме напряжения и во время тренировки электродов разрядами:
Стрелками показаны пробои; Вя—газовая вспышка в объеме; наибольший пик рентгеновского излучения соответствует электронному ТОКУ
около 2 ма.
Изменение пробивного напряжения при многократных пробоях в очень сильной степени (иногда решающим образом)
зависит от параметров элек-
Е.к,кй/т
29 S9Mtt
Рис. 27. Зависимость пробивной напряженности на катоде от межэлектродного зазора при тренировке электродов маломощными разрядами. (Очередность кривых 1—4 соответствует все большему числу тренирующих разрядов.)
92
трическои цепи: мощности генератора (емкости и индуктивности конденсатора при импульсном напряжении), сопротивления в цепи разряда, емкости электродов и непосредственно подключенных к ним элементов и конструкций. Иногда соотношение этих параметров бывает настолько неудачным, что в процессе последовательных пробоев происходит не увеличение пробивного напряжения, а уменьшение его. На рис. 27 приведены кривые зависимости пробивной напряженности на катоде Ek от зазора для сферических электродов (стальной анод диаметром 10 мц и медный катод диаметром. 40 мм).
Кривая 1 получена для электродов после тренировки тлеющим разрядом, но без тренировки пробоями; кривые 2—4 — для тех же электродов соответственно после все большего количества пробоев [97]. При увеличении числа пробоев не только уменьшилось абсолютное значение пробивного напряжения, но и изменился характер зависимости пробивной напряженности от межэлектродного зазора. Очевидно, при этом произошли изменения и в самом механизме пробоя. В приведенном только что случае источником тока служил маломощный (150 мка) электростатический генератор постоянного напряжения. Ток, проходящий при пробое через вакуумный зазор, был настолько мал, что, по-видимому, не мог оплавить образовавшиеся при пробое или при предпробойных явлениях микронеровности на катоде. Кроме того, при такой мощности генератора напряжение могло ограничиваться не пробоем, а темно-выми токами, особенно в конечной стадии опыта. Кривую 4 можно считать подтверждающей такое предположение, так как в этом случае Ek постоянно.
Влияние емкости электродов Cm и сопротивления в цепи разряда RjJi на пробивное напряжение объясняется тем, что эта емкость в значительной мере определяет ток через промежуток b начальных стадиях пробоя, а сопротивление, так же как мощность генератора или его емкость, определяет ток и его продолжительность в заключительных стадиях пробоя и при последующем разряде. Величина и длительность тока влияют на конечное изменение поверхности электродов при пробое. Эти изменения, безусловно, зависят и от материала электродов, качества вакуума и т. п. Поэтому оптимальные значения Cm и і?д при разных условиях могут быть различными, и в каждой конструкции для получения максимального значения пробивного напряжения при многократных пробоях необходим подбор Cm и Яд.
Во многих случаях применения вакуумной электроизоляции,в особенно в кинетических вакуумных системах, даже при большом запасе прочности не исключены отдельные пробои, преимущественно в начале работы с высоким напряжением. Поэтому даже при отсутствии специальной тренировки пробоями возможно влияние параметров электрической цепи на уровень и качество вакуумной электроизоляции.
Для иллюстрации важности подбора Rffi и Cm ниже и в табл. 18 приведены зависимости пробивного напряжения от величин этих параметров электрической цепи.
Cmt пф ?/пр, кв
24 .... . 10
1,25-IO4 . ... 60
5*105 .... 5
Эти данные получены для полусферических электродов диаметром 50 мм из инвара при зазоре 5=0,25 мм (постоянное
93
Таблица 18
Влияние демпфирующего сопротивления і?д на средаее и максимальное
пробивного напряжения
Максимальное Среднее отклонение
Яд, ком Среднее CZnpl кв t7Iip* ** tV %
0 48,6 53 4,11
100 38,7 49,5 21,6
напряжение;
100 ком) [66]. В табл. 18 приведены резуль-
почти плоских стальных
таты десятикратных измерении при электродах диаметром 32 мм и зазоре s=0,4 мм [71]. Емкость фильтра маломощного генератора постоянного напряжения
0,01 мкф, a Cui = 500 пф* Сопротивление /?д отделяло электроды с собственной емкостью 500 пф от емкости 0,01 мкф. Подпитка разряда от сети из-за малой мощности генератора даже при ^=O была очень малой.
Влияние параметров электрической цепи на пробивное напряжение при плоских электродах довольно значительной площади (300 см2) изучали Симон и Мишелье [153]. Катод в этих экспериментах изготовлен из оксидированного алюминия, анод — из нержавеющей стали. На рис. 28 призедена полученная в этой работе зависимость пробивного напряжения от электростатической энергии, запасенной в емкости электродов и непосредственно подключенных к ним элементах (кабели и т. д.). Начиная с энергии 15—30 дж при зазоре 5=10 мм и с энергии 8—10 дж при 5 = 6 мм Uuv падает с увеличением энергии. В этих экспериментах основная доля электростатической энергии запасалась в конденсаторе, непосредственно подключенном к электродам. Включение даже небольшого сопротивления между этой дополнительной емкостью и электродом влияло на пробивное напряжение. Например, при емкости 1450 пф и зазоре 10 мм пробившее напряжение следующим образом зависело от величины
