Электроизоляция и разряд в вакууме - Сливков И.Н.
Скачать (прямая ссылка):
Можно предложить другой метод определения активной площади, возможно более строгий и точный. На основе зависимости вероятности пробоя от зазора для электродов малой площади построить кривую вероятности пробоя для интересующего нас электрода. Это можно сделать, если для каждого элемента поверхности этого электрода принять такую же вероятность пробоя, как и для равного элемента электрода меньшей площади и зазора, равного расстоянию между соответствующими элементами интересующих нас электродов. Однако такой метод требует знания многих параметров и неудобен для оценок. Поэтому дальнейшая оценка производится на основе выражения (29).
132
Для сферических электродов (шарообразных или в виде сегментов) радиусом г при межэлектродном зазоре s<Cг в первом приближении можно положить, что поверхностная напряженность при удалении от линии центров обратно пропорциональна расстоянию между соответствующими точками электродов. Если на границе активной площади это расстояние s+As9 то активная площадь
А
акт
nr&s — nrs (JJ
пр. макс
и
пр. мин
)/и
пр. мин
(30)
С другой стороны, отношение напряженности на электроде Ец к средней напряженности в зазоре E зависит от s/r. При s/r=0,1-=-0,5 = 1,03-=-1,18. Поэтому если s-Сг, то изме-
нение г ведет в основном к изменению Лам и мало влияет на Е, тогда как при r<10 s будет существенно изменяться и Е.
После этих предварительных замечаний рассмотрим приведенные в табл. 38 результаты измерений для малотренированных пробоями электродов в виде дисков диаметром примерно 10 мм со сферической рабочей поверхностью радиусом кривизны г при постоянном напряжении [70]. Вакуум IO-5— IO-9 мм рт. ст. создавали масляными насосами. Разброс от среднего значения Unvt приведенного в таблице, равен ±10%;
= 500 ком. Скорость подъема напряжения около 3 кв/сек. Величины 67Пр, стоящие в скобках, получены после длительной тренировки электродов пробоями. Аналогичные измерения при увеличенных до 20 мм диаметрах электродов дали результаты, совпадающие с приведенными в табл. 38.
Таблица 38
Влияние радиуса кривизны электродов на пробивное
напряжение при малых sir
С/Пр, Ket при различных s, MM
Материал электродов Г, MM 0,07 0,2
Алюминий » Медь » Нержавеющая сталь » 101,6 12.7 101,6 12.7 101,6 12.7 7,3(9,7) 10(16) 6,6(9,1) 10(15) 10(13) 14(17,5) 17(21) 19,5(30) 16,5(20) 21 (29) 25(29) 31(38)
/
Пробивное напряжение увеличивается с увеличением кривизны электродов, вероятно, за счет сокращения активной площади электродов. Действительно, при выбранных значениях s и г поле между электродами практически равномерно, а активная площадь, согласно выражению (30), изменяется в 8 раз.
133
ЕСЛИ ПрИНЯТЬ ДЛЯ 0Ц6НКИ (?Лір макс t/np мин)/t/др мин — 0,5, ЧТО
существенно превышает указанный выше разброс при измерениях, то активная площадь будет иметь диаметр меньше 10 мм. Поэтому наблюдавшееся для диаметров электродов 10 и 20 мм одинаковое Unv не противоречит высказанному выше предположению, что увеличение пробивного напряжения при увеличении кривизны электродов происходит вследствие уменьшения активной площади электродов.
В более поздних работах тех же авторов [207, 208] были проведены аналогичные измерения для электродов подобной формы, но тренированных пробоями. Характер зависимости ІУпр от кривизны (цифры в скобках в табл. 38) в общем остался прежним. Ho изменение площади электродов в этом случае влияло на Unp. Так, при уменьшении диаметра электродов с 18 до 10 мм Uuр возрастало приблизительно на 11% при S = =0,078 мм и приблизительно на 8% при 5=0,2 мм (г=102лш). Такие противоречивые данные о влиянии площади электродов на t/np, полученные в двух работах одних и тех же авторов и при тех же размерах электродов, можно объяснить зависимостью активной площади электродов от тренировки их пробоями.
Выражение (30) было получено для случая, когда состояние поверхности электродов в центральной части и на периферии примерно одинаковое. Это может быть, например, после механической, электрохимической или термической обработки электродов и после тренировки тлеющим разрядом, охватывающим всю поверхность. Если электроды тренируются пробоями в вакууме, то наибольшее число пробоев приходится на центральную часть электродов, где напряженность больше и тренированность этой части электродов будет лучше, чем периферийных участков. По мере тренировки и повышения пробивного напряжения для центральной части электродов их активная
Таблица 39
Влияние кривизны электродов на пробой при s/r>0,1
Форма и размеры электродов ® > MM Ek , кв/мм ?a, KbJmm
* 40 « S to * <3D * §
О а 0 1 о О О А О % ль
Катод Анод W CM Il 1Л CO і » О CM IQ СП О Cl 1 * CO I Ля
Il 11 И
Ou а CX § Cu г* а
ьв с к І-І
Пластина диамет- Сфера диаметром 2,9 6,6 64,5 45,5 78,5 69,5
ром 100 мм 30 мм
Пластина диамет- Сфера диаметром 2,6 6,4 63,0 34,5 108 113
ром 100 мм 9,3 мм
Сфера диаметром Пластина диамет- 3,6 10,0 88 98 42 18,5
9,3 мм ром 100 мм
