Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
* Эти результаты не подтверждаются более поздними работами других авторов. В работе [269] кольца из проводящего стекла внешним диаметром 46 и внутренним 33 мм, высотой 5 или 10 мм пробивались по поверхности со-ответственно при 40 или 60 кв. Предпробойные токи при этом были (0,2— 1)ХЮ~8 а. Хорошими изоляционными свойствами обладают и изготовленные из проводящих оксидных стекол высоковольтные вакуумные вводы на сотни киловольт [270].
183
Таблица 49
Напряжение поверхностного пробоя цилиндрических изоляторов из материалов
с различными физическими свойствами
Материал г ф 8, хю», кг/м* Рз» «/*0 Размеры изолятора, MM t Ч Качество поверхности tV кв
OM-M S V Диа- метр ’ высота
Плавленый кварц 2,2 IOI2— 3,7 12 22,5 Оплавлен- 65
Стекло пирекс 2,23 1014 Юн 4,8 12,5 22,5 ная То же 45
Стекло пирекс, покры- 2,23 1011 4,8 12,5 22,5 » 56—73
тое силиконовым маслом Натриевое стекло , 2,5 1011 5 12,5 22,5 » 40
Проводящее стекло 2,2 IO6 4 13 22 » 6—17
Стеатит 2,6 1012 5,5 13 22,5 Совершенно 50
Рутил 3,8 IOI2 80 15 22,5 гладкая То же 40
Титанат бария 6,05 2-105 3000 15,5 15 » 8
Двуокись циркония 5,73 IOl2 60 11,1 22,5 40
Полистирол 1,05 IO13 2,5 12,5 22,5 Гладкая 75
Тефлон 2,22 1014 — 14 22,5 To же 50*
Сера 2,07 1015 4 45 23 Г рубая 45-
жено, хотя эти свойства варьировались очень широко. Так, упругость паров серы при комнатной температуре составляет примерно IO-7 мм рт. ст., т. е. на несколько порядков больше* чем для стекла пирекс, а пробивные напряжения у них одинаковые. Также нет сильного влияния диэлектрической постоянной (см. данные для рутила), хотя с ростом є может сильно увеличиться напряженность у катода в местах неплотного прилегания изолятора. Правда, для титаната бария IZrnp очень низко, одна* ко, если г оказывало бы влияние, то снижение Unv было бы бо* лее значительным.
Для изоляторов с увеличением их плотности обычно растет коэффициент вторичной электронной эмиссии. Именно этим объясняется попытка установить зависимость пробивного напряжения от плотности материала изолятора. Из табл. 49, однако, видно, что плотность материала не играет определенной роли. Таким образом, пробивное напряжение зависит только от удельного электрического сопротивления. Причем из опытов с покрытием масляной пленкой для уменьшения поверхностного сопротивления ясно, что именно последнее играет существенную роль. В то же время следует отметить, что наибольшее значение Uuр получено для материалов, сочетающих высокое значение рэ с малыми величинами б и е/ео. Это подтверждается работой Кофоида [271], который нашел, что чем больше диэлектрическая постоянная, тем меньше электропрочность изолятора*.
184
Исследования последних лет показали, что наиболее высокими электроизоляционными свойствами в сочетании с хорошими вакуумными характеристиками обладает гидропрессованная керамика из окиси алюминия, если в ней не содержались газовые или инородные включения и дефекты поверхности. Искры на изоляторах возникают значительно чаще в местах таких включений и дефектов [190]. При этом метод изготовления керамических изоляционных материалов должен обеспечивать хорошую гомогенность материала. Высокими изоляционными свойствами ¦обладает стекло пирекс 7740 и некоторые сорта эпоксидных смол, однако изоляторы из стекла имеют существенный недостаток— малую механическую прочность.
Из приведенных данных видно, что хорошими изоляторами являются и такие, в общем не вакуумные материалы, как винипласт и плексиглас. Обильное газовыделение этих и некоторых других органических диэлектриков, особенно под воздействием электрического разряда, в некоторых случаях оказывается весьма ценным качеством. Так, в вакуумных разрядниках, применяемых для коммутации больших токов, пары электродных веществ, образующиеся при электрическом разряде, могут осаждаться на изоляционных стенках, существенно снижая напряжение поверхностного пробоя. Если стенки изготовлены из таких материалов, как оргстекло, полиэтилен, фторопласт и т. п , то под воздействием горячей плазмы и излучений разряда с поверхности изолятора происходит обильное газовыделение, ито не имеет места при стеклянных или керамических изоляторах. Образующаяся газовая подушка как бы защищает поверхность изолятора от попадания на нее паров металла. Из-за плохой теплопроводности изоляторов из органических материалов их поверхность под воздействием разряда нагревается сильнее, чем поверхность керамических изоляторов. Это способствует удалению поверхностных пленок, образовавшихся при предыдущих разрядах, и даже при длительной эксплуатации поверхность изоляторов из органических материалов остается чистой, без металлических и окисных пленок, что характерно для изоляторов из стекла или керамики при работе в аналогичных условиях [272].
Напряжение поверхностного пробоя очень чувствительно к конфигурации и качеству поверхности изолятора вблизи катода и конфигурации катода в этом месте. Например, заглубление , изолятора в катод (что уменьшает напряженность в месте контакта изолятора с катодом) приводит к повышению пробивного напряжения почти вдвое [267]. Для иллюстрации важности формы сочленения изолятора с катодом на рис. 54 изображен макет опорного изолятора, изготовленного из стекла пирекс. Когда электрод 3 с канавкой под изолятор был катодом, пробивное напряжение достигало 90 кв при обратной полярности 28 кв. Если оба электрода были изготовлены без канавок, как
