Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Согласно многочисленным измерениям зависимости времени нарастания тока от давления для разрядов с поджигающей искрой, уменьшение то.1-1 наблюдается только при давлении, превышающем определенное значение: 8*10~5 [301], 3-Ю”*4
[286], 2-Ю-3 мм рт. ст. [312]. По измерениям Флинна [305], при ^/=100 кв и 5 = 3,5 мм средняя продолжительность искрового разряда в диапазоне 4*10~6—2-Ю"3 мм рт. ст. не зависела от давления и составляла 3,5 мсек. Такой большой разброс в результатах различных исследователей объясняется прежде все-
222
го различием экспериментальных условии, в частности различной степенью обезгаженности электродов [301] и состава остаточных газов [312, 313], а также различным межэлектродным расстоянием. В той области давлений, когда решающим является образование плазмы за счет ионизации остаточного газа, время искровой стадии разряда действительно не зависело от межэлектродного зазора при изменении от 50 до 150 мм [312].
Определенное влияние на развитие разряда должны оказывать также параметры поджигающей искры (ее интенсивность). При более интенсивном поджиге образуется более горячая плазма и в большем количестве. Поэтому при неизменных остальных параметрах становится более вероятным и быстрым заполнение этой плазмой межэлектродного зазора. Напряжение на шоджигаюший электрод во многих случаях подается от того же источника, что и на основной электрод, но через добавочное ^сопротивление. Величина этого сопротивления определяет ток поджигающего разряда и, следовательно, его интенсивность. Поэтому, когда указанное сопротивление меньше, основной разряд должен развиваться быстрее, особенно в области низких давлений при малой роли ионизации остаточных газов [301].
7.4. ДУГОВАЯ СТАДИЯ ВАКУУМНОГО РАЗРЯДА
Дуговому разряду, в частности дуге в парах материала электродов в вакууме, посвящено много оригинальных работ. Феноменологическое описание дугового разряда и процессов на электродах, а также изложение существующих теоретических
V Таблица4 55
Сила тока обрыва дуги (минимальная сила тока вакуумной дуги), а
Материал электродов Зазор, мм Максим аль-ная Минимальная Средняя
Сталь 0,2 0,86 0,19 0,51
» 0,3 1,3 0,14 0,52
0,5 0,78 0,13 0,31
Медь 0,5 2,0 0,33 0,73
» 1,0 2,3 0,48 0,67
Алюминий 0,5 0,58 0,14 0,29
» 1,0 0,72 0,17 0,35
представлений приведены в монографиях [314, 315]. Это позволяет ограничиться феноменологическим описанием общих свойств дуговых процессов, возникающих после пробоя вакуумной изоляции, без углубления в физическую сущность явлений.
Максимальная сила тока при дуговом разряде ограничена обычно только параметрами внешней электрической цепи; ми-
223
нимальная — физическими процессами, сопровождающими протекание тока в разрядном промежутке и поддерживающими высокою электропроводность последнего. Если ток, который может обеспечить внешняя цепь, мал для поддержания этих
Рис 70. Осциглограмма тока разряда емкости через вакуумный зазор 1 мм между медными электродами после пробоя /се, амплитуда силы тока
5 ка, обрыв тока при 0,95 a, /?д—5 ком, градуировка 0,2 Мгц.
процессов, то дуга прерывается. Типичная осциллограмма тока после пробоя для такого случая приведена на рис. 70 [71]. Здесь экспоненциальный спад тока происходит из-за разрядки емкости фильтра питающего генератора высокого напряжения. В табл. 55 приведены значения силы тока, при которых про-
Таблица 56
Сила тока обрыва вакуумной дуги I0бР и порогового тока /шр
(минимальные токи дуги)
Материал электродов *обр» а 'пор, 0 Материал электродов *обр> а ^nop, а
Медь Серебро Золото Бериллий Ртуть Алюминий 4 6 1,6 1,2 1,4 0,9 0,04 1,0 Олово Свинец Титан Тантал Молибден Вольфрам Никель 1,5 0,5 9,2 0,6 0,3 2 1.5 1.5 1.6 6
исходит обрыв дуги [71]. Каждая точка — результат 10—15 измерений.
В табл. 56 приведены значения силы пороговых токов /ПОр, ниже которых дуга вообще не возникает [315], а также токов обрыва /0бр вакуумной дуги переменного тока [316].
224
Для большинства металлов, за исключением ферромагнитных и хрома, у которых I110Р больше, сила пороговых токов, а, подчиняется полуэмпирической формуле [315]:
^nop ^
5,2 -IO-5Tkiiii!/^ (63)
где 7КИП — температура, 0K, при которой упругость пара металла равна 1 ат; к — теплопроводность металла при комнатной температуре, кал/(см-сек-град). Следует отметить, что на величины /ПОр и /обр, как и на другие характеристики, очень сильно влияет чистота поверхности электродов. Загрязнения й изоляционные включения на катоде облегчает возникновение дугового разряда.
Согласно исследованиям [315, 317—319], дуга в вакууме обладает внутренней неустойчивостью, которая создает возможность самопроизвольного ее погасания в широком диапазоне значений гока. При неизменных параметрах внешней цепи и установившемся токе продолжительность горения дуги подчинена вероятностному закону. При многократных измерениях число дуг, горевших в течение времени t или дольше,
JT ~ exp (— t/xcp), (64)
где Tcp — средняя продолжительность горения дуги при данных условиях. Время Tcp зависит главным образом от материала катода и от силы тока. В табл. 57 приведены экспериментальные данные, характеризующие эту зависимость.
