Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Сравнение данных Ю. И. Николаева [235] с результатами работ Чаппа и сотрудников [254, 255] показывает близость полученных абсолютных величин пробивного напряжения, хотя в работах Чаппа и сотрудников длительность ВЧ-импульсов и площадь электродов были существенно больше, а частота почти в два раза меньше. Из этого, однако, не следует, что пробивное напряжение не зависит от частоты или от длительности импульсов. На основе самых общих соображений можно считать, что пробивное напряжение должно возрастать при увеличении частоты и уменьшении длительности приложения напряжения. Это подтверждается сравнением данных Чаппа с сотрудниками и приведенных в начале главы результатов Хал-перна и др. [234]. Дополнительно следует отметить и результаты Б. И. Полякова и др. [247], которые изучали электропрочность при зазоре 40 мм между медными электродами (диски диаметром 200 мм с закругленными краями), частоте 100 Мгц и длительности импульсов ВЧ-напряжения 750 мксек. Искрение при подъеме напряжения начиналось при 500—600 кв, а после 3 ч тренировки наблюдалась одна искра на 3000 подававшихся импульсов ВЧ-напряжения 1 Мв, Это существенно выше значения пробивного напряжения, полученного Чаппом с сотрудниками.
Приведенные данные практически исчерпывают имеющиеся в литературе сведения о пробое вакуумной изоляции при ВЧ-напряжении. В этой главе неоднократно отмечались особенности нарушения вакуумной изоляции при ВЧ-напряжении по сравнению с постоянным напряжением. Однако необходимо отметить и множество сходных черт, особенно если исключить
169
из сравнительного рассмотрения микроразряды, вторичноэлектронный резонансный разряд и, по-видимому, случай очень высоких частот, для которого практически не имеется экспериментальных данных. Это сходство заключается прежде всего в наличии темновых токов, величина которых и характер зависимости от напряжения при высокой частоте, судя по измерению рентгеновского излучения, такие же, как и при постоянном напряжении. Видна большая общность и в зависимости электропрочности от тренировки разрядами. Очень близки количественные данные по влиянию на пробивное напряжение материала электродов. В некоторых опытах Чаппа и Херда при 14 Мгц электроды сильно разогревались от протекания темновых токов (например, молибденовые электроды — до красного каления), однако ни величина тока, ни температура электродов не оказывали заметного влияния на пробивное напряжение, что совпадает с наблюдениями при постоянном напряжении. Такое широкое сходство внешних характеристик, очевидно, отражает сходство физических процессов, приводящих к нарушению вакуумной изоляции, хотя имеются и существенные отличия, что неоднократно отмечалось выше.
ГЛАВА 6
ТВЕРДАЯ ИЗОЛЯЦИЯ В ВАКУУМЕ
6.1. ПОКРЫТИЕ КАТОДА ИЗОЛЯЦИОННЫМИ И ПОЛУПРОВОДЯЩИМИ ПЛЕНКАМИ
Исследования последних лет показали, чю тонкие изоляционные покрытия на катоде могут существенно улучшить качество вакуумной изоляции. При напряжениях в сотни киловольт и большой поверхности электродов такие покрытия почти вдвое повышают пробивную напряженность электрического поля и на несколько порядков снижают темновые токи Джединак одним из первых исследовал свойства таких покрытий [169]. Измерения проводились при плоских электродах диаметром 150 мм с периферической частью, сделанной по Роговскому, т. е. края электродов были закруглены так, что поверхностная напряженность в этом месте не превышала напряженность в центральной части электродов. Вакуум IO-7—10“6 мм рт. ст. создавали ртутным и сорбционным насосами в металлическом контейнере с уплотнениями разъемных соединений индием. Источником постоянного высокого напряжения до 400 кв служил электростатический генератор с силой тока короткого замыкания
35 мка.
В качестве материала изоляционных пленок использовали фтористый магний, три вида эпоксидных смол, окись кремния, полоски милара, формвар, двуокись титана, окиси церия, железа и олова. Наиболее полно исследовали первые три вида материалов, давшие наилучшие результаты. Применение окислов церия, железа и олова ухудшало качество электроизоляции по сравнению с электродами без покрытия. Материалом электродов — подложкой под изоляционные пленки — в большинстве случаев был тщательно полированный алюминий. В некоторых опытах (для определения влияния свойств подложки на общую электроизоляцию) поверхность подложки искусственно закругляли или использовали нержавеющую сталь.
Основные измерения проведены при неизменном зазоре между электродами 5 мм Определяли напряжение, выдерживаемое без пробоев в течение 5 мин, а также силу темновых токов при этом напряжении. Для достижения наилучших результатов напряжение на электродах поднимали ступенями по 10 кв через 5 мин. Наблюдавшиеся пробои оказывали тренирующее действие. Однако даже при малой мощности, которой
171
обладал использовавшийся генератор высокого напряжения, в результате большего или меньшего количества послепробойных разрядов изоляционная пленка повреждалась. Это повреждение было тем сильнее (сильнее снижалось выдерживаемое напряжение), чем толще пленка. В случае нанесения пленки только на катод разрушения на аноде при пробоях были меньше, когда катодная пленка была толще. На катоде наблюдалась обратная картина. Если на катоде толщина пленки была 130 мкм, на аноде даже под микроскопом при увеличении в 90 раз нельзя было обнаружить следов пробоев, тогда как на катоде область повреждения и даже полного удаления пленки достигала диаметра 0,8 мм.
