Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотренная выше схема, по-видимому, не единственная возможность появления заряда на поверхности изолятора. Например, Глейхауф [189], фотографируя рентгеновское излучение вызываемое темновыми электронными токами, текущими вдоль изолятора, обнаружил удаление электронного потока от поверхности изолятора. Это можно объяснить только тем, что поверхность изолятора заряжалась отрицательно, хотя была параллельна полю электродов.
Чисто эмпирическим путем установлено, что при тренировке длительным приложением напряжения сила тока не должна превышать Ю-8—10“7 а, особенно в тех случаях, когда возможна порча поверхности изолятора. Например, по измерениям Сри-вастава [265], при межэлектродном зазоре 70 мм и цилиндрических изоляторах диаметром 38 мм из пирекса, фарфора или керамики из окиси алюминия первые пробои по нетренированным изоляторам возникали при напряжении 100 кв, а после трехчасовой выдержки при постоянном напряжении (сопротивление в цепи 24 Мом, сила тока по изолятору менее 1 мка) напряжение поверхностного пробоя изоляторов превышало 400 кв. Некоторое убыстрение тренировки было достигнуто, когда изолятор и электроды нагревались до 300° С, хотя при этом первые пробои возникали при более низком напряжении, чем при холодных электродах и изоляторе. Тренировкой длительным приложением напряжения удавалось поднять пробивное напряжение до 190 кв для цилиндрического изолятора из окиси алюминия при межэлектродном расстоянии 19 мм [263]. По
181
/
измерениям Глейхауфа [189], напряжение первых поверхностных пробоев выше, если изолятор предварительно находился в течение суток или более под вакуумом.
Повышение электропрочности изолятора может быть достигнуто также тренировкой последовательными пробоями (табл. 48 [266]).
Таблица 48
Влияние тренировки пробоями на напряжение поверхностного пробоя [266]
Материал изолятора Высота образца изолятора (зазор между электродами), мм ?/цр после тренировки, кв Кратность повышения Uuр в ре - зультате тренировки
Винипласт 2 45 3
» 4 69 3
Плексиглас 4 50 1,5—2
7 63 1,5—2
Фарфор глазурованный 10 85 4
Стекло пирекс 5 20 1,5—2
По данным Глейхауфа [189, 267], высокое установившееся значение напряжения поверхностного пробоя достигается после 100—200 пробоев, если R^lO Мом; при Яд, в несколько раз меньшем, установление происходит быстрее, а достигнутое значение Uuр немного выше. По данным Ватсона [262, 268], при импульсах высокого напряжения длительностью около 75 нсек, получаемых от длинной линии с волновым сопротивлением 100 ом, максимальное пробивное напряжение достигается примерно после 20 тренировочных поверхностных пробоев.
Поставленные Глейхауфом [189] опыты с раздельной заменой в вакууме электродов или изолятора показали, что повышение в процессе тренировки пробивного напряжения связано с улучшением как электродов, так и изолятора, причем влияние тренировки электродов и изолятора примерно равнозначно. Пробивное напряжение при этом очень мало зависело от материала электродов: меди, алюминия или стали. Систематические измерения не обнаружили никакой связи между силой тока перед пробоем и возникновением пробоя.
Тренировку пробоями следует применять с большой осторожностью ввиду возможности необратимых изменений изолятора; растрескивания поверхности, осаждения на ней распыленного металла электродов, появления проводящих каналов и т. д. Даже если изолятор предназначен для работы в импульсном режиме, желательна его тренировка длительным приложением постоянного напряжения без пробоев. Сривастава [263] обнаружил, что при постепенном подъеме постоянного напряжения
182
возникновению поверхностных пробоев предшествует сильная десорбция газов из изолятора. При этом в составе остаточного газа в рабочей камере содержание водорода, углерода и легких углеводородов повышается в 10—50 раз (откачка производилась масляным диффузионным насосом с охлаждаемой ловушкой). Такое интенсивное газовыделение может служить хорошим предвестником пробоев и позволяет быстрым регулированием напряжения вести эффективную тренировку без пробоев при длительном приложении напряжения.
Электроизоляционные характеристики изолятора зависят прежде всего от материала, из которого он изготовлен. Ниже приведены полученные Е. С. Боровиком и Б. М. Батраковым [73] значения напряжения поверхностного пробоя для изоляторов в виде хорошо обработанных цилиндров, зажатых между плоскими электродами, создававшими равномерное поле вдоль поверхности изолятора (диаметр изоляторов 20, высота 22 мм, напряжение — постоянное, /?д—200 ком, вакуум 10~5— 10~7 мм рт. ст.):
Материал ^np» кв Материал ^np* кв
. 150—200 Молибденовое стекло . . 100—130
* 17г7п*8° Кварц . ...................... 82
* JgQ Шамот............................ 75
* 140 Фибра .................. 75
. 120—140 Текстолит...............50—70
Винипласт.................
Плексиглас .......
Неглазурованный фарфор
Гетинакс .................
Стекло 23.................
Эбонит ...................
Для выяснения зависимости пробивного напряжения от физических свойств материала изолятора Глейхауф [267] испытал материалы с сильно различающимися удельным электрическим сопротивлением рэ, диэлектрической постоянной Є, плотности материала б и упругости паров. Результаты этих испытаний приведены в табл. 49. На образцы изоляторов в виде цилиндров, плотно прилегающие к поверхности плоских электродов, подавалось постоянное напряжение при Rn= 10 Mom. Наименьшее значение Uuv получается для изоляторов с малым удельным электрическим сопротивлением*. Для дополнительной проверки испытаны изоляторы из стекла пирекс и проводящего стекла, покрытые пленкой силиконового масла, что уменьшало поверхностные утечки. Для проводящего стекла это привело к повышению Unv на 50%, для стекла пирекс — не более чем на 25% (см. табл. 49). Влияния остальных физических свойств на электропрочность не обнару-
