Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
В работе [277] подробно изучали влияние геометрии экрана катодного конца стандартного изолятора из окиси алюминия в виде цилиндра диаметром 12 мм. На рис. 56 показана наиболее рациональная форма такого экрана. При высоте h изолятора
а-Змм
Ч
+
Рис 56. Эскиз экранирования катодного коцца изолятора
/ — катод, 2 — экран, 3 — изолятор; 4 — анод
15 и 20 мм (зазор s между экраном и анодом соответственно 5 или 10 мм) пробивное напряжение было соответственно 116 и 180 кв. При этом пробои в основном происходили не по поверхности изолятора, а между экраном и анодом. Приведенные величины пробивного напряжения в несколько раз больше, чем при отсутствии экрана Следует отметить, что существует весьма острый оптимум для зазора между экраном и изолятором а и высоты заглубления изолятора в экран b [277].
Приведенные выше данные о влиянии ступенчатости боковой поверхности изолятора подтверждаются и другими рабо- * тами. Согласно измерениям Н. Хамидова [278], проведенным на переменном напряжении частотой 50 гц, круглые опорные изоляторы с диаметром поперечного сечения, увеличивающимся ступеньками при удалении от обоих электродов, обладают большими пробивным напряжением и устойчивостью к разрядам, чем изоляторы в виде гладкого цилиндра. Наибольшее пробивное напряжение (97 кв при высоте плексигласового изолятора 10 мм, зажатого между плоскими алюминиевыми электродами, в техническом вакууме) получено при шести ступеньках, высота которых, т. е. увеличение радиуса изолятора, примерно в 5 раз была больше ширины ступеньки.
Большое влияние формы сочленения катода с изолятором на качество изоляции показал и Хольс [279] на примере различных конструкций изоляции одиночной электростатической линзы для электронного микроскопа. Линза состояла из трех
189
электродов, соосных с отверстием в центре дисков из нержавеющей стали внешним диаметром 60 мм. По периферии диски были соединены изолятором из плексигласа, люцита или полистирола. Центральный диск служил катодом, два крайних, соединенных вместе, были анодами. Расстояние между дисками в месте размещения изолятора (т. е. длина изолятора) составляло 10,4 мм. В табл. 50 приведены значения пробивного напряже-
Таблица 50
Влияние конфигурации катодного конца изолятора на пробивное напряжение
Конфигурация
изолятора
Ult кв
Конфигурация
изолятора
Ult кв
uItpi
22
28
35
35
40
48
40
40
70
65
ьия^ Uпр и напряжения появления свечения на специальном люминесцентном экране Uu которое вызывалось электронным темновым током в месте сочленения катода с изолятором для разных конструкций сочленения изолятора с катодом. Хольс также пришел к выводу, что улучшение качества изоляции достигается в тех случаях, когда в месте сочленения изолятора и катода имеется как бы ловушка для электронов, которая препятствует прохождению их вдоль поверхности изолятора, параллельной напряженности электрического поля электродов.
Влияние формы изолятора на электропрочность при импульсном напряжении длительностью около 75 нсек изучалось Ватсоном [262, 268]. На рис. 57 приведены результаты измерения пробивного напряжения для изоляторов в виде усеченных конусов высотой 9,5 мм в зависимости от угла полураствора конуса для разных материалов изоляторов, которые были выбраны как обладающие наиболее высокой электропрочностью. Диаметр меньшего основания конусов равен 25,4 мм. Плоские электроды из нержавеющей стали были несколько большего диаметра, чем основания изоляторов. При угле полураствора конуса 45° на-
190
пряжение перекрытия максимально и в несколько раз выше, чем при других углах или при цилиндрических изоляторах. Такая сильная зависимость электропрочности от угла соответствует данным на рис. 55, но не подтверждается другими исследованиями, проведенными, однако, на постоянном напряжении (может играть роль разное распределение напряжения вдоль изоля-
Угоп попурастВора конуса, град
Рис. 57. Пробивная напряженность до изолятору из стекла 7740 (О) и 7070 (?) в виде усеченного конуса при разных углах его полураствора (когда изолятор расширяется к катоду, угол положительный).
тора при постоянном и импульсном напряжении). Кроме того, пробивное напряжение для цилиндрического изолятора у Ватсона весьма низко по сравнению с измерениями других исследователей, особенно если учесть малую длительность импульсов высокого напряжения в его работе.
Последнее замечание основано на том, что по мере уменьшения длительности приложения напряжения пробивное напряжение возрастает. Хотя этот факт упоминается во многих работах, систематических данных крайне мало. Почти единственные данные о такой зависимости, полученные И. И. Каляцким и Г. М. Кассировым [275] при воздействии на изолятор косо-
191
угольной волны напряжения, приведены на рис. 58. При уменьшении длительности воздействия напряжения начиная с 1 мксек пробивное напряжение сильно возрастает. Увеличение электропрочности видно и из сравнения наивысшего пробивного напряжения, полученного Ватсоном при длительности 75 нсек (см. рис. 57) с результатами измерений на статическом напряжении
