Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
^san
- 250 Е, кв/мм
Рис. 36. Запаздывание пробоев между электродами из жидких металлов.
1, 3, 4 д 6 — катод из жидкой ртути, анод — вольфрам; 5 — катод из жидкого галлия, анод — вольфрам, 2— расчетная кривая [выражение (70, гл. 8)]; 1 и 4 — анод очищен прогревом от ртути; 3 — анод полностью покрыт ртутью, 6 — анод со следами ртути.
Зависимость времени запаздывания от коэффициента перенапряжения является как бы обратной зависимости пробивного напряжения или кратности увеличения пробивного напряжения (коэффициента импульса) от длительности приложенного напряжения. Непосредственно эта характеристика при малых зазорах изучалась И. И. Каляцким и Г. М. Кассировым [181, 182]. По их данным, укорочение импульса напряжения от 2,5 до 0,1 мксек приводило к увеличению пробивного напряжения от 32 до 47 кв при зазоре 0,7 мм между медными электродами диаметром 12 мм. Более полно другие результаты их работ приведены в табл. 24. В этих работах для получения разных времен воздействия напряжения изменялась длительность фрон-
112
та импульсов варьированием величин Cm и і?д. Такой метод регулировки мог привести к сильному искажению реальной зависимости вследствие влияния величин /?д и Cm на пробивное напряжение.
Видимо, этим можно объяснить полученное Вийкером [95] аномальное увеличение коэффициента импульса от 1,0 до 1,5
T а б ли ц а 24
Коэффициент импульса при длительности 2,5 и 0,2 мксек
Материал электродов Зазор, мм Пробивное напряжение, кв 2,5 мксек 0,2 мксек
Алюминий 1,5 42 1,3 2,0
» 1 29 1,4 1,8
» ,25 16 1,0 , 1,05
Сталь 32 1,55 2,2
Медь 1 29 1,4 1,8
Свинец 1 24 1,7 2,6
Г рафит 1 12 1,7 2,7
при переходе от длительности порядка 10“4 сек к миллисекундам. В этой работе пробивное напряжение промышленной частоты оказалось ниже, чем при постоянном напряжении, что находится в противоречии с результатами, полученными Ден-хольмом и приведенными в табл. 25 (электроды-диски диаметром 32 мм изготовлены из стали; скорость подъема постоянного напряжения 6 кв/сек [71]).
Как и многие другие характеристики вакуумной изоляции, время запаздывания очень сильно зависит от состояния поверх-
Таблица 25
Коэффициент импульса при напряжении различной формы
Зазор, мм ' ?/Пр при постоянном напряжении, кв При переменном напряжении (50 гц) При импульсном напряжении (12/50 мксек)
0,1 16 1,28 1,65
0,2 28 1,29 1,57
0,3 38 1,26 . 1,49
0,4 47 1,20 1,41
0,5 54 1,13 1,29
ности электродов. Например, при миллиметровом зазоре между электродами время запаздывания может различаться на 4— 5 порядков при одинаковом коэффициенте импульса. Столь широкий диапазон времен запаздывания объясняется тем, что при разных условиях различные физические процессы могут приводить к пробою, и эти процессы развиваются в течение
113
различного времени. Подробно этот вопрос разобран в последней главе, здесь же полезно отметить следующее. Механизм пробоя зависит не только от диапазона напряжений материала и формы электродов, но и от микрогеометрии и других свойств поверхности электродов, например обезгаженности, наличия на поверхности пылинок, микроскопических частиц материала и др. От этих же факторов будет зависеть и электропрочность, и длительность запаздывания пробоя. Например, наличие крупинок (пыли) может привести к пробою при сравнительно низком напряжении с запаздыванием, измеряемым сотнями микросекунд. Большой длительностью отличаются и пробои, связанные с десорбцией газа из электродов. С другой стороны, тренировка электродов пробоями, приводящая к снижению пробивного напряжения, обычно одновременно снижает и запаздывание пробоя. Именно этот случай имеет место в приведенных данных о пробоях при наносекундных импульсах напряжения. Кроме того, низкий уровень вакуумной изоляции при небольших электродах и миллиметровых зазорах, вызванный загрязнениями, обычно способствует уменьшению времени запаздывания от микросекунд до десятков наносекунд [183]. Подтверждением сказанного служат и данные табл. 26, из которых видно, что более высоким пробивным напряжениям при одинаковых зазорах соответствуют и большие времена запаздывания тзап.
Таблица 26
Сопоставление статического пробивного напряжения и времени запаздывания при разных коэффициентах импульса
I • ¦¦¦¦ ¦ І Материал электродов ч Зазор, MM tV Коэффи- циент импульса т?ап’ Сй/С Литера- тура
Сталь 0,2 28 1,55 10 ® [711
» 0,5 54 1,3 10-5 [71]
Молибден, никель 0,15—0,2 30—50 1,0 10-5 [166, 167]
Сталь 1 120 1,3 10-3 [90]
Сталь, загрязненная маслом 1 40 1,2 10-7 [90]
Сталь 1 33 1,5 10“6 1181]
Медь 1 23 1,1 3*10-8 [174]
Временные характеристики пробоя между плоскими стальными электродами диаметром 100 мм при напряжении до 500 кв подробно изучались Н. Ф. Олендзской и М. А. Сальман [184]. На электроды, находившиеся в техническом вакууме IO-5 мм рт. ст., подавали косоугольный импульс напряжения и
114
определяли время возникновения пробоя и пробивное напряжение при зазорах от 5 до 15 мм. Определялось также и статическое пробивное напряжение при длительном приложении напряжения. По мере увеличения крутизны фронта подаваемого на электроды высоковольтного импульса пробивное напряжение возрастало, а запаздывание возникновения пробоя уменьшалось. В табл. 27 приведены полученные коэффициенты перенапряже-
