Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Для количественной оценки влияния органических загрязнений поверхности электродов на вакуумную электроизоляцию А Л Радионовский и Д. С. Трещикова [89] на тщательно очищенные и оттренированные пробоями медные электроды микропипеткой наносили титрованные растворы масла ПФМС-1 в дихлорэтане, широко используемого как рабочая жидкость в диффузионных насосах. После этого определяли вольт-амперную характеристику темнового тока и пробивное напряжение Результаты измерений в вакууме IO"9 мм рт. ст., создававшемся сорбционно-ионными насосами, приведены в табл. 20. За пробивное напряжение принималось напряжение, при котором возникало 10—20 пробоев в минуту.
Таблица 20
Пробивное напряжение и напряжение, при котором сила межэлектродного тока / = 100 MKai в зазоре 1,5 мм между медными электродами диаметром 40 мм
с разной степенью их загрязненности
P , Состояние поверхности электродов ^ioo мкаъ к*| I tV кв
Чистые электроды 45 88
Загрязнения 2 • 10—7 г/см2 с последующим прогревом 33 72
электродов в вакууме при 650 С в течение 8 н
Загрязнения 2-10—7 г/см2, без последующего прогрева 27 42
Загрязнения 2.10—5 г/см2 с последующим прогревом 28 53
электродов в вакууме при 650 С в течение 8 ч
Загрязнения 2-Ю""5 г/см2 без последующего прогрева 26 40
Вакуумная изоляция сильно ухудшается при загрязнении электродов пленкой диффузионного масла. Последующий длительный и интенсивный прогрев ликвидирует вредное действие загрязнений только в том случае, когда загрязненность электро-
4 И. H Сливков
97
дов небольшая. Отметим, что выбранные для исследования количества загрязнений соответствуют загрязнениям, образующимся за несколько часов на электродах, находящихся под напряжением, когда вакуум создается паромасляным насосом при наличии и отсутствии ловушки для вымораживания паров масла.
Приведенные данные показывают, что пары углеводородов особенно неблагоприятно влияют на длительно выдерживаемое напряжение, которое обычно близко к минимальному пробивному напряжению. При импульсном напряжении отрицательное действие паров углеводородов слабее, так как в этом случае крикинг углеводородов и соответственно образование на электродах углеродсодержащей пленки меньше.
Если общее давление остаточного газа меньше IO"6 мм рт. ст., оно практически не влияет на пробивное напряжение [70, 73]. Увеличение давления до 10~4—IO-3 мм рт. Ctj достигаемое напуском в высоковакуумную систему инертных газов, азота (или их смесей), приводит к увеличению пробивного напряжения
Таблица 21
Зависимость пробивного напряжения, кв, от межэлектродного зазора и давления в рабочей камере для плоских стальных электродов
Межэлектродный зазор, мм
р9 мм рт. ст. 10 20 40 60 100 200
IO-6 167 290 400 470 580 750
10 4 170 350 500 600 820 1100
[84, 147, 158—159 а]. Максимум пробивного напряжения наступает при давлении, всего в 2—3 раза меньшем давления зажигания между электродами газового разряда, соответствующего левой ветви кривой Пашена [88]. В табл. 21 приведены данные для плоских электродов из нержавеющей стали диаметром 200 мм [160]. Вакуум IO-6 мм рт. ст. создавался ртутными насосами. Эти данные показывают значительное увеличение пробивного напряжения при повышении давления до 10~4 мм рт. ст., если межэлектродный зазор превышает 10 мм. При меньших зазорах подобного роста пробивного напряжения не наблюдается. Последнее согласуется с результатами других работ. Так, в работе [161] при зазоре 1 мм между плоскими кондиционированными электродами из нержавеющей стали площадью около 100 см2 пробивное напряжение (40 кв) оставалось неизменным при изменении давления от 10“5 до 2-10~2 мм рт. ст., т. е. вплоть до зажигания газового разряда. Однако в случае некондиционированных электродов при увеличении давления в
98
тех же пределах пробивное напряжение возрастало от 15 до 30—40 кв. Следует отметить, что при увеличении остаточного давления необходимо принимать меры против возможности зажигания газового разряда в остальном объеме рабочей камеры [161].
Влияние магнитного поля на свойства вакуумной изоляции зависит от его ориентации относительно электрического поля электродов. Продольное магнитное поле непосредственно мало влияет на пробивное напряжение*. Однако в сильном магнитном поле (несколько сот или даже тысяч эрстед) при постоянном напряжении должен наблюдаться тот же эффект, что и при высокочастотном напряжении. Если напряженность магнитного поля выше определенной величины, зависящей от зазора между электродами, вследствие лучшего отшнуровывания разряда происходит сильное разрушение электродов при пробоях, что приводит к существенному снижению пробивного напряжения при последующих пробоях. Этот эффект должен сильно зависеть от Cm, и, возможно, подбор Cm может дать хорошие результаты.
Когда магнитное поле перпендикулярно к электрическому и его величина достаточна для предотвращения сквозного движения электронов от катода к аноду, то вакуумная изоляция, по данным JI. И. Пивовара и др. [92], улучшается. В таких условиях они получили более чем 20%-ное увеличение максимально достижимого напряжения на электродах (до 160 кв9 при зазоре 3 мм). Однако в цепи разряда было установлено сопротивление 40 Мом, и напряжение могло ограничиваться не пробоями, а темновыми токами или микроразрядами. Если магнитное поле, перпендикулярное к электрическому, только изменяет место попадания электронов темнового тока на анод, то внезапное изменение величины напряженности магнитного поля может привести к броску тока, если на аноде есть загрязнения [162]. Аналогичным эффектом можно объяснить полученное в работе [163] снижение пробивного напряжения на ~20°/о при поперечном магнитном поле с индуктивностью 250 гс.
