Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Результаты измерений при вакууме 10~9 мм рт. ст. и данные указанных расчетов приведены в табл. 34. Сила токов и соответственно значения ц являются усредненными значениями из 100 измерений.
Таблица 34 Свойства вакуумной изоляции при очень малых зазорах
Зазор, мкм Сила максимального предпробойного тока, ма * и* Напряженность на катоде, Me I мм Локальная напряженность на катоде. Me I мм
0,5 M 390 8 0,78 6,23
2,0 3,9 850 17,5 0,425 7,2
5,2 8,2 1500 26 0,289 7,5
8,0 15,8 2200 28 0,275 7,7 >
При расчете локальной напряженности по предпробойному току, считая, что это автоэлектронная эмиссия с одного выступа, было принято Ф = 5 эв. Плотность тока, соответствующая максимальным значениям предпробойного тока, оказалась равной 6,0-1010—1,3-IO11 а/м2. Обработка осциллограмм напряжения показала, что время запаздывания возникновения пробоя при минимальных перенапряжениях составляла около 0,3 мксек, причем время спада напряжения было меньше 10 нсек.
125
ч
4.5. ВЛИЯНИЕ МАТЕРИАЛА И ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОДОВ
НА ПРОБИВНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ
Одним из следствий того, что пробой в вакууме определяется в первую очередь процессами на электродах, является зависимость пробивного напряжения от материала электродов. В табл. 35 дана сводка имеющихся даьных. Некоторые дополнительные сведения можно получить из табл. 30 и 31. Приведенные в таблице данные Херда представляют собой результат пересчета по формуле Крэнберга данных, полученных при напряжении до 100 кв. Херд не приводит конкретных данных, но утверждает, что эта формула в условиях его экспериментов довольно хорошо оправдывалась.
Таблица 35
Пробивное напряжение, кву для электродов из разных материалов в пересчете на
зазор 1 мм
* Материал По данным Херда [66] Из других источников
Вольфрам ^9 96—102 Г I 1 1
Молибден I101J 92 [151]
Инвар 192
Нержавеющая сталь 179 122 [76], 105
• [73], 109 Tl CQl
Марганцевая сталь 172 L IOUj і
Закаленная сталь (твердость по Роквеллу 65 единиц) 159
Медь, покрытая хромом (0,025 мм), с отжигом при 143
500 °С <
Инконель 134
32%-никелевая сталь 134 ¦
Хастеллой Б 126 «И.—,
Никель 89,5 84—86 [151],
96 [76],
110 [1961
Медь, покрытая хромом (без отжига) 89,5 —
Горячекатаная сталь 89 86 [151],
102—112
і [73], 32 [181]
Медь, раскисленная фосфором (коммерческая медь) 74 78 [151], 37
[76], 98 [73],
і і 29,5 [1811
Кираллой 71 -
Тантал 71 60 [196]
Алюминий 45—57 64—70 [151],
і 88 [73], 29
[181]
Медь, переплавленная в вакууме 54 73 [196]
Свинец 54 14 [181 I
Г рафит 36 40 [151], 12
[181]
Серебро 27 Ъ ш
126
Ввиду неоднократно упоминавшегося расхождения между измерениями различных исследователей сравнивать различные материалы между собой следует по результатам одной работы. Поэтому нельзя делать вывод, который следует из прямого сопоставления данных табл. 35, что электроды из инвара выдерживают большее напряжение, чем из вольфрама или молибдена. Кроме того, при разных условиях эксперимента соотношения между электропрочностью вакуумной изоляции при различных материалах электродов могут изменяться. Это хорошо видно на примере меди и алюминия: по данным табл. 35, пробивное напряжение для медных электродов выше, чем алюминиевых, а в работах [70, 92], где за пробой могли быть приняты микроразряды, картина обратная. Арнольд [160], проводя измерения при напряжениях до I Me, нашел, что наибольшую электропрочность среди металлических электродов обеспечивают электроды, изготовленные из титана (сплав с добавкой 7% Al и 4% Mo), затем электроды из нержавеющей стали 304 и 303. По данным работы [90], вакуумная переплавка технически чистых металлов не дает эффекта.
Если катод и анод сделаны из разных материалов, то при небольшом количестве тренированных разрядов и сравнительно малой энергии, выделяющейся на электродах при пробое, определяющим является материал анода. Однако при пробоях происходит перенос материала в обоих направлениях, и в конечном счете на катоде и на аноде образуется смесь материалов !неопределенного состава. Если катод и анод сделаны из материалов с сильно отличными свойствами, то пробивное напряжение может оказаться ниже, чем при обоих электродах из материала, худшего по выдерживаемому напряжению. Данные табл. 36 подтверждают это.
Таблица 36'
Пробивное напряжение при зазоре 1 мм между электродами из различных
материалов
Материал ^np ’ кв Лите- ратура Материал uW Кв Лите- ратура
анода катода анода катода
[ Алюминий Ь Сталь Г Сталь I Алюминий [ Алюминий Сталь Алюминий Сталь 88 102—112 85 83 [73] [73] [73] [73] Инконель Г рафит Г рафит Инконель Инконель Г рафит Никель Г рафит 134 52 48 62 [66] [66] [66] [66]
\ Некоторые закономерности влияния переноса материала при разнородных электродах видны из рис. 40. На этом рисунке приведены результаты трех серий последовательных измерений пробивного расстояния при напряжении 300 кв для стального
127
катода и двух взаимозаменяемых в процессе измерений анодов: алюминиевого и стального [150]. Измерения проводили по методике, описанной в разд. 4.1 (см. рис. 25). Сначала было измерено пробивное расстояние для стального анода, затем — для алюминиевого, после чего — опять для стального. Катод при этих измерениях не меняли. После возврата к стальному аноду при первых нескольких измерениях пробивйое расстояние оста-
