Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 1 (3-е изд., 1986) (1152095), страница 21
Текст из файла (страница 21)
3.!. Все иовы, создаваемые яод воздействием виешнвх иовизаторов, уносятся к электродам, и плотность тока опреде- ' ляется числом ионов, создаваемых за секунду,и зарядом иаиа: г =)удй, (3.7) где )т' — числа полажительиых и отрицательных иовов, создаваемых в секунду в единице объема; й — заряд иона; 3 — длииа промежутка между электроцепи. При оценке значеиий тока васьппевия в наиболее распростраиеином газовом двалектрике — воздухе следует иметь в зилу, что Ф в зависимости от условий и времеви может пироко меняться: от 10ч до 10з м-з.с-', то же самое отиосится и к зиачеиаю и, которое может меняться от 10' до 10ы м — '. Подаижиость положительных ионов равна 1,3.10-ч и отрицательных 1,8 10-з м((с В).
Подставляя средпие значения и и )У в (3.6) в (3.7), получаем, что удельная проводимость равна 2,4Х )(1О-'з См/м, а плотность тока насыщения для промежутка 1 см равиа 1О™ Л/из. При дальнейшем увеличении иапряжеиия плотиость тока вачииает ввозь возрастать. Рис. 3,1. Вольт-ампериая характеристика га- аового промежутка Равд. 3 глез Этот рост ускоряетсм "ш увглмченнем напряженям (участок СЕ на кривой риг. 3.1), возннказт ударная нбинзацня в абьеме газа, о которой-говорилось .ранее.
Лрн этом прсмодимасть гааз резко возрастает. Отметим, что в сжатых гааах йлотность.предпробивных токов может. достигать 10-т А/мл. и более за счет ударной..нонизациг а газе вблизи мнкронеоднородностей иа поверхности электродов. Однако удельная проводимость будет того же порядка, что и в открытом воздухе, т.е. 1О-'л'См/м.
Днмектрнчесиие потери в газах прн напряженности воли ниже значения, соответствующего появленнго ударной ионизация, во всея смучамх Практнпвскн определяются только мх электрической'проводимостью, так кач орнентацнм дипольпмх молекул, еслн таковые имеются, не сопровождается сколько-нибудь заметными потерями знергнн вследствие малой вязкости.газов. Так нзк газы отличаются ничтожной проводнмосп,ю, то н угол диэлектрических потерь будет очень мал.
Првннмач приведенное выше значение удельной проводимости газа 1О-'л См/и, е,=1 н частоту / 50 Гп,.получаем по формуле (2.75) 1,3 !О'о )й6= ег /Р 1,8 !Оы.10 — лл 1 50 С 'днэлектрнческнмн потерями в газах прихеднтся' считаться в линиях злектропер дачи Выеокого напряженна, где вследствие ударной яоннзацня вблизи проводов еозннкаег ток короны. Потери энергня, связанные с прохождением этого тока между проводамн н землей, могут иметь значение, соизмеримое с потерямн в актнвных сопротивлениях проводов прн прохожденни рабочего тока.
3.4. РАЗВИТИЕ РАЗРЯДОВ В ГАЗАХ В процессе ударной ноннзацни, инвцннруемой: вныпннмн начальными элеитронамн, возанкнше электроны участвуют в дальнейшем процессе такой ионизация, создавая еше новые' электроны. Образуегся электронная левила, плотность зарядов в которой быстро растет н достзтает своего максимума в головке лавины у анода.
С, увеличением напряжения несамостоятельный разряд, которому на кривой рнс: 3.1 сеотзетстзуст учаспж вольт-амперной характе. ристнки до точки Е, переходит в самостоятельный, при котором разряд может существовать н прн отсутствии внешних ноннзаторов. Увелнченне концентрации ионов н электронов происходят прн этом за счет новых элементарных процессов, связанных.с самим разрядом: электронные лавины создают электроны благо- ларя уларам положительных яанов о катод в одних видах разряда н фотононнзаннн на катоде или в газе — в других.
В зависимости от давления газа, сопротивления внешней цепи, степени неоднородности электрвческого поля н ряда другнх факторов нозможны различные формы разряла. Прн ннзкнх давлениях и богллшом сопротивленнн внешней цепи возникает тлеющий разряд, характеризующейся чередованием светящихся н темных участков разрядного промежутка, малой плотностью тока н боаьшнм катодвым ладеннем потенцнзла. Прн давлениях газа, близких к атмосферному, сравнительно большом расстояннн, но маломощном источнике тока возникает искравой разряд.
При этом вцае разряда вблизи анода в головку лавины, в которой после ухода на анод электронов создается положительный избыточный заряд, вливаются дочернне лавины, создаваемые фотоэлектронамя, образованныык фотононнззцией в объеме газа. Создается разрядный канал в анде плазмы с избыточным положнтельным зарядом в его головке.
Этот канал продвигается в направления катода благодаря вливанию все новых я новых дочерннх лавнн в головку канала. Этот процесс носят название образованна стрнмера. Когда стрнмер замыкает весь промежуток, пронсходнт образование главяого капала искры. Па внешнему вияХ искровой разряд характеризуется узким ярко светящимся знгзагооб азиым каналом. агда однн нз электродов нли оба имеют радиус кривизны, малый по сравневню с рагстояннем между ними, а данленяе газа прв.
мерно атмосферное, может возникать коронный разряд со светящейся областью вблизи электрода с малым радиусом кривизны. Прн больших напряжениях, аногда весьма значительных, возникает искровой разряд, который называют также полным разр1щом, просто разрядом нли пробоем. Прн достаточной мощности источника тока искровой разряд может перейти в дутовой.
Прн пряложеннн к газовому промежутку импульсного напряжения его пробивное значение зависит ат длительности прнложення атого напряжения (рнс. 3.2). Эту зависпмость Рнс. 3.2. Вальт-секундные характернстнкн га- зовых промежутков. ! — олиозолиоо лоло; Л вЂ” оильлоноолзоролзоо лоло Рве. 3.3. Сосганляюшне предразрядиого вре. меня Электрическая прочность газовых ираиеэсутхов рек, "в рр р,х ю,г зг гр-г !р . грг,м, ла.м Таблица 3.4. Потенциалы нонизацин газов Не хе Гзэ 12,6 12,1 15,8 21,6 11,5 13,3 Потенциал иояизации, В 15.4 15.6 12,1 наэыва!ат вольт. секундной характеристикой пРомежУтка.
ПРедзаРЯдное вРемЯ Гэ, т.е. вРевя„протекшее от момента появленйя напряжения до момента разряда (пробоя), состоит из трех составляющих (рнс. 3.3): 1) времени !к достижения напряжения значения (7к, равного напряжению самостоятельного разряда при' его длительном воздействии; 2) времени Н появ.гения эффективного начального электрона, т.е. электрона, способного привести к разряду; 3) времени формирования разряда 1э.
Обе последние составляющие времени подвержены статистическому разбросу. Среднее время тем меньше, чем выше приложенное на. пряжение. По мшкдународным нормам и ГОСТ !5!62-76 регламентируются две основные формы йспьгштельных импульсов: 1) грозовой импульс с длительнасп,ю фронта 1,2 н длительностью импульса 50 мкс; 2) коммутационный импульс с временем подъема импульса 250 н длительностью импульса 2500 мкс.' Грозовой импульс условно обозначается символом 1,2/50, а коммутацнонный †2/2500. Отношение значения пробивного напряжения при импульсном напряжении к пробивному напряжению црн напряжении 50 Гц называется коэффициентом импульса.
Лля праце. мутное с однородным и слабонеоднородным полямн предразрндиое время очень мало, а коэффициент импульса для стандартных импульсов ранен единице (см. рис. 3.2). Для промежутков с снльнанеоднородным полем коэффициент импульса зависит ат. полярности имгульса, степеак неоднородности, длины промежутка и для грозовага импульса можетсушественно превышать единицу, О коэффициенте импульса в случае сжатых газов — см 6 '3.7, Предразрядиое время даже для длинных газовых промежутков с сильна неоднородным нолем составляет несколько деснтков микросекунд. т.е. очень мало по сравнению с длительностью палупериада напряжения 50 Гп„ поэтому пробой прв этом напряжении происходят на амплитуде напряжения. Все приведенные в этом разделе численные значения пробивных напряжений и напряженностей даны в амплитудных значениях. 3.5.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ГАЗОВЫХ ПРОМЕЖУТКОВ. ЗАКОН ПОДОБИЯ РАЗРЯДОВ Электрическая прочность газа зависит от ао природы, строения его молекулы. Эта заеиснмость сложная. Прн прочих равных условиях прочность тем выше, чем больше потенпиал иаииэапии, В табл.
3.4 приведены значения вотенциалов иониззцин различных газов Скорость и соответственно энергия электронов, приобретаемые имн при движении в элек- Рнс. 3.4. Зависимость вробнвных напрюонеипй различных газов от произведения давления на расстояние между плоскопаралжльными элек- тродами трическам поле, определяются в основном харалтером столкновений электронов с молекулами данного газа. Если электроны в газе при своих столкновениях с молекулами или атомами испытывают относительна большое число иеупругих столкновений, чта харантерно длв сложных молекул газа, то для достижения имн энергии, иеобхадвмой для ионизация, требуется большая напряженность электрического поля и прочность такого газа будет выше. Поэтому часто газу с малым ионнзационныч потенциалом соответствует большая электрическая нрочношь и наоборот.
Так, одноатомные благарадкые газы Не, Не; в которых указанные потери малы, хотя н обладают высоким ионрзвционным потенциалом, но .имеют низкую электрическую прочность. При неизменной температуре оробнвпое напряжение газа в однородном пале (! э яв. ляется функцией произведения давления р на расстонние между электродамн л (закон Пашена) и в=прй). (3.8) Установленный экспериментально вакои Пашена затем был обобщен и для веолиородиых полей и получил название закова подобия разрядов, который формулируется следующим образам: при нензмеияой теыперетуре пробивное напряжение К,р является функцией произведения давления газа р на один из геометрн.
ческих размеров проыежутка (например, ради" ус внутреннего цилиндра г коаксиальных цилиндров) и отношений и этому размеру всех остальных определшоших геометрических размеров (например, радиуса наружного цилиндра Ю) (1, =у(р, руг), (3.8) В однородном поле кривые зависимости пробивного напряжения от произведения дав- Х'азообразлые Рвзд. 3 оэ. Па.см Гаа Катод 100 80 !66 133 275 200 295 175 Р1 Нз Р1 1аз Таблица 3.6.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
