Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Влияние силы дугового тока предшествующего разряда на повторное пробивное напряжение применительно к вакуумным выключателям изучалось Халифом [75] После импульса разрядного тока в виде одной полусинусоиды промышленной ча-
8* 227
і
Таблица 59
Пробивное напряжение при различных временных интервалах
после прохождения через зазор импульса тока
Временной интервал, мксек Напряжение, кв, повторного пробоя после прохождения импульсов тока силой, а і Времен- ной интервал, мксек Напряжение, кв, повторного пробоя после прохождения импульсов тока силой, а
44 I 85 І 170 44 і 85 770
2 6 5,2 4,5 54 32 5 28 22
12 13,5 12 8,5 75 35 35 27
35 24 22 18 95 29,5
V
Unp,Kf
35
30
25
О і > °с і С X Й р О О
О 1 '< і J Ic
о X
О
WO 200 t,мксек
стоты на электроды через заданный промежуток времени подавалось напряжение частотой 5 кгц. В табл. 59 приведены значения 50%-ного пробивного напряжения для стальных электродов при зазоре между ними 3,5 мм.
Для определения времени восстановления электропрочности вакуумной изоляции после пробоя Мейтланд [325] на исследуемую пару стальных электродов подавал последовательно два импульса высокого напряжения. Первый импульс неизменной амплитуды вызывал пробой, амплитуду второго он изменял для определения напряжения возникновения повторного пробоя. Интервал между импульсами регулировался от 6 до 400 мксек. Длительность импульсов равнялась 4 мксек, сопротивление разрядной цепи 20 ком. При первом пробое через разрядный промежуток проходил заряд приблизительно 20 мкк. Электроды были изоготовлены из нержавеющей стали, зазор между ними 0,42 мм оставался неизменным, вакуум 2-Ю-5 мм рт. ст. Минимальное напряжение, при котором вероятность пробоя была близка к единице, составляло 38 кв.
На рис. 71 приведены результаты экспериментов — средние величины напряжения повторного пробоя и наблюдавшийся разброс. Амплитуда первого импульса 58 кв соответствовала 50%-ному перенапряжению. Восстановление элект-
?, мксек/
Рис. 71 Напряжение повторного пробоя зазора 0,42 мм между электродами из нержавеющей стали в зависимости от временного интервала между первым и вторым пробоями.
числа на графиках — напряжение
при первом пробое.
228
ропрочности быстрое (около 6 кв/мксек) в первые несколько микросекунд продолжается более 400 мксек с постепенным замедлением, что особенно заметно при более интенсивном первом пробое (при 58 кв). Это время существенно больше времени деионизации в объеме и даже времени охлаждения мест локального разогрева на электродах при первом пробое. Однако измерения проводились в недостаточно чистом вакууме. Воз-' можно, что именно этим объясняются столь большие времена восстановления электропрочности.
Очень интересные результаты дали визуальные наблюдения. Оказалось, что канал повторного разряда возникает, как правило, в некотором удалении от канала первого разряда на расстоянии до 10 мм. По-видимому, после первого пробоя благоприятные условия для последующего пробоя создаются на некотором удалении от канала первого разряда.
7.6. ПЕРЕНОС МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОДОВ И РАЗРУШЕНИЕ ИХ
ПРИ ИСКРОВОМ И ДУГОВОМ РАЗРЯДАХ
Изменение поверхности электродов неизбежно сопутствует искровому разряду, каким бы маломощным и кратковременным он ни был. Г. А. Месяц и В. И. Эшкенази [326] изучали эрозию электродов в начальной стадии искрового разряда, подавая наносекундные импульсы напряжения разной длительности и проводя затем микроскопическое обследование электродной поверхности. Зазор между медным катодом и молибденовым анодом был 0,35 мм, напряжение до 50 кв. После приложения к электродам импульса напряжения длительностью 6 нсек изменений на электродах не было, как это видно на рис. 72. После воздействия импульсов длительностью 12 нсек на аноде обнаруживалось до 100 выступов высотой 1—15 мкм и диаметром 10—15 мкм9 расположенных хаотически на площади менее
I MM2. На катоде обнаруживали молибден в виде шариков ди-‘ аметром 1—3 мкм. Дальнейшее увеличение длительности импульсов напряжения приводило к усилению эрозии анода и переноса материала на катод. При этом на аноде наблюдались кратеры диаметром 5 мкм9 расположенные главным образом по границам зерен (см. рис. 72).
Более детальное обследование следов на аноде в начале его 'эрозии [298], т. е. при импульсах 7—8 нсек, выявило, что при одном пробое может образовываться на аноде несколько от* дельных пятен эрозии. Если сначала образуется 2—6 таких пятен (рис. 73, а), то при большей длительности импульса их число возрастает и доходит до 16. Каждое пятно есть результат бомбардировки анода электронами из отдельного катодного факела, и, следовательно, появление нескольких пятен эрозии на аноде объясняется одновременным развитием нескольких катодных факелов.
229
4
я { t *
Рис 72 Эрозия электродов (катод — медь, анод — молибден) после воздействия импульсов напряжения 35 кв разной длительности (s = 0,35 мм, р = 5-10_6 мм рт CTi X2000)
а—е — анод ж—м — катод
s
