Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Таблица 27
Коэффициент перенапряжения К и запаздывание возникновения пробоя T3ап иРи косоугольном импульсе напряжения для разных зазоров
между стальными электродами диаметром І 00 мм
W мксек Статическое пробивное
Sy MM 1.0 напряжение.
0,2 0,3 10 кв
5 1,9 1,6 1,3 1,1 90
10 2,3 2,1 Ь8 1,4 145
15 3 2,8 2,3 1,6 185
ния (отношение импульсного пробивного напряжения к статическому) и запаздывания возникновения пробоя при косоугольном импульсе напряжения при разных межэлектродных зазорах.
Получив экспериментальную зависимость пробивного напря-, жения от запаздывания при косоугольном импульсе напряжения, авторы рассчитали истинное время запаздывания, т. е. запаздывание пробоя при прямоугольном импульсе напряжения с бесконечно коротким фронтом. Расчет был сделан на основе следующих рассуждений.
Если обозначить f(U) скорость накопления факторов, определяющих возникновение пробоя, например объемного заряда,
и считать, что при накоплении этих факторов до величины G возникнет пробой, то условие возникновения пробоя можно записать в следующем виде:
тзап
lf(U)dt = G. (24)
о
*
Когда к электродам прикладывается прямоугольный импульс напряжения, f(U) можно вынести на знак интеграла и писать
/ (U) = GZxain, (25)
t
где Тзап — запаздывание возникновения пробоя при данной величине напряжения. При косоугольной волне напряжение на электродах растет линейно во времени, т. е. U~T]t и, следова-
115
тельно, dt=ті-1 • dU. Подставляя это выражение в уравнение (24) и учитывая соотношение (25), получаем
I dU/x3an = т|. (26)
Взяв производную по верхнему пределу от обеих частей последнего равенства, получим искомое выражение для времени запаздывания пробоя при прямоугольном импульсе напряжения: )
ban = dU/dr\. (27)
Для получения истинного времени запаздывания необходимо на основании экспериментов с косоугольной волной напряжения построить зависимость пробивного напряжения от скорости нарастания напряжения на электродах и затем продифференцировать эту кривую Полученные таким образом данные позволяют рассчитать запаздывание при различных напряжениях или пробивное напряжение при разных длительностях прямоугольных импульсов напряжения Такие расчетные данные приведены в табл. 28 вместе с аналогичной экспериментальной зависимостью при косоугольной волне напряжения
Таблица 28
Расчетные значения пробивного напряжения при прямоугольном импульсе напряжения Unp, п и экспериментальные значения пробивного напряжения пра косоугольных импульсах Unр. к в зависимости от их длительности ти. Стальные электроды диаметром 100 мм
Хи, мксек ^np п, Кв, При S, MM ^np к, KQt При Sf MM
5 Ї0 15 5 10 15
10-7 115 240 400
2-10-7 — — — 140 320 540
ю-в 97 180 270 115 230 420
10-» 95 160 218 100 185 27а
10-4 - 152 202 — 170 225
10-3 93 145 190 95 150 210
Для больших длительностей были проведены проверочные эксперименты с прямоугольными импульсами напряжения. Полученные при этом данные совпали с расчетными в пределах разброса Из данных табл. 28 видно, что запаздывание пробоя при косоугольной волне напряжения примерно на порядок больше, чем при прямоугольных импульсах
В табл. 29 приведены полученные в этой же работе зависимости времени запаздывания от коэффициента перенапряжения при разных межэлектродных зазорах (расчет для прямо-
116
угольной волны по экспериментальным данным с косоугольной волной напряжения).
Время запаздывания увеличивается при уменьшении перенапряжения и увеличении межэлектродного расстояния. Последнее приводит к тому, что при одинаковых временах запа-
Таблица 29
Зависимость времени запаздывания, мксек, от коэффициента перенапряжения при разных зазорах между стальными электродами диаметром 100 мм
Коэффициент перенапряжения
Se MM Ы 1,5 2
5 1 0,05 0,02
10 10 0,16 0,045
15 20 - 0,6 0,14
здывания (одинаковой длительности приложенного напряжения) с увеличением межэлектродного расстояния будет увеличиваться коэффициент перенапряжения К Поэтому зависимости пробивного напряжения от межэлектродного зазора при различных длительностях импульсов не будут одинаковы Так, если при постоянном напряжении указанною зависимость можно представить в виде ?/np~s0’7, то при длительностях импульсов 3 и 0,3 мксек показатель степени при 5 становится равным соответственно 1,0 и 1,2
Вероятность пробоя. Для практического использования вакуумной изоляции недостаточно знать зависимость пробивного напряжения от различных параметров электрической цепи, межэлектродного зазора, материала и конструкции электродов Необходима еще вероятность пробоя, так как она в значительной, мере определяет запас прочности вакуумной электроизоляции. Тесно связана с вероятностью пробоя зависимость пробивного напряжения от площади электродов и от длительности приложения напряжения, понимая под последней как общее время^ работы под напряжением, так и длительность отдельного им-* пульса при периодическом напряжении Пример кривой вероятности пробоя при различных расстояниях между стальными электродами и импульсном напряжении 350 кв приведен на рис. 37 [150]. Максимальное и минимальное расстояния различаются приблизительно в 2,5 раза.
