Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 1 (3-е изд., 1986) (1152095), страница 22
Текст из файла (страница 22)
Значения постоянных коэффициентов в формуле (З.б) Пастоанныа ном1аунштанты Воалух 0,57 0,226 0,57 0„0153 8,93 0 аа, МВ/м Ью МВ/м'/з 2,45 0,064 1,26 0,0437 0,201 0,0157 для концентрических сфер йк = /с/г' (3. 15 (/ =а б/т+З )/ б/т, (ЗПО) 6 = (р/р ) (Т /Т). (3.
П) Т а блица 3.5. Минимальные пробивные напряжения для азота и водорода левка на расстояние между электродами (кривые Пашена) имеют $Л-образную форму (рис. 3.4). Минимальные значения пробивного напряжения аависят от материала катода. Численные значении этих напряжений и соответствующих им произведений рй для азота и водорода даны в табл. 3.5. Наиболее низкие значения минимальных пробивных напряжений наблюдаются в случае инертных газов и особенно их смеси с аргоном илк парами ртути.
Газы применяются в качестве изолирующих сред при значениях рй, которые намного больше значений, соответствующих минимуму в кривых Пашеиа, т. е. обычно расчеты ведутся прн использовании праной ветви этих кривых, Прн РЬ около 1000 Па см и более в апре- деленных пределах по давлению, разлитному для различных гаваи (см. $3.7), можно пользоваться расчетной формулой (/„=,— й+ б,'4 —. (3 91 где ро — давление при нормальных атмосферных условиях (р,= 101,3 кПв, температура Т, 293 К). Значения постоянных ао н Ьо для различных газов приведены в табл.
3.6. При отклонении температуры от нормальной То=293 К пробивное напряжение можно определить по формуле Из [3.9) следует, что электрическая прочность газа Еаа определяется выражением ч,/ Е = — = — +Ь пв— Ро Роз — о о ~тт (3.12) Следовательно, электрическая прочность газа прн неизменном давлении увеличивается с уменьшением расстояния между электродами.
Иоиизапнонные процессы при коронном разряде имеют место толька в зоне повышенной напряженности поля. Прн дальнейшем повышении напряженна коронный разряд прв повышенных давлениях обычно переходит в стримерную, а в длинных промежутках лидер ную стадии разряда, которые н завершают процесс прохождения разрядным каналам всего промежутка между электродамн. Определение пробивного напряжения, которое может быть сушестзенно больше напряжеяня появления коронного разряда, в этих случаях выполняется па имеющимся многочисленным экспериментальным кривым (см.
$ 3.11). Однако нацряжение появления коронного разрпка, которое обычно называется начальным, мажет быть рассчитано по полуэмпирической формуле (/„= — ~1+ . ~, (з.(з) аоб/т Г с Г где /т — расстояние между электродами; г— радиус кривизны электрода с большей кривизной; а, — коэффициент неоднородности поля (отношение максимальной напряженности к средней)." для коаксиальных цилиндров (/7/г) — 1 — (3. Гй) с — коэффициент, зависящий от рода газа и геометрии влектродов; лля воздуха в случае коаксиальных цилиндров с=0,113 м' ", для концентрических сфер с 0,155 м'аа; ао берется нз табл. 3.6.
т Формула (3.13) в обшем случае справедлива для отрицательной полярности напряжения. В сильнонеодиородных полях прн положительной полярности наблюдаются несколько ббльшие значения. Характер изменения зависимости разрядного напряжения от степени неоднородности поля хороша иллюстрируется крнвымн рис. 3.5, где представлены зависимости начального и пробивного напряжения от расстояния между электродами для системы шар — плоскость. Из рисунка видно, что с ростом степени неоднородности поля, которая возникает благодаря увеличению расстояния между электродами прн неизменном диаметре шара, повышение разрядного напряжения замедляется.
При некотором отношении диаметра шара к расстоянию между ним и плоскостью пробою предшествует коронный разряд, а пробивное напряжение становится примерно равным соответству- Голы с пысокоб злзкгричесяой про»япггью Рнс. 3.5. Завясимость начального и пробивного напряжений (50 Гц) воздушного промежутка от расстояния между электродами шар — плоскость: — — прпбивяыв я»пряжи»и»; — — — — и»пряжи»ив пп. яви»и»я вороны; 6 г, 3 и и— ппв»в»гиги»явь яявивтры миров Уб; ба; Зб я 12,б си; истрия — пирс»яств Р ба уРР уж лод 26() дю л аы ющему напряжению для системы электродов стержень — плоскость и практически не зависит ат диаметра шара.
.3.6. ГАЗЫ С ВЫСОКОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ I ПРОЧНОСТЬЮ Сравнительно высокой электрической прочностью обладают злектроотрвцательные газы. Обычна их электрическая прочность тем выше, чем выше их молекулярная масса. Однако с увеличением молекулярной массы в большинстве случаев повышается также температура кипения, чта ведет к тому, что. эти газы переходят в жидкость даже при комнатной температуре. Следует также отметить недостаточную хкми«ескую стойкость высокомолекулярных газон, а также токсичность их арадук- Таблица 3,7, Электрическая прочность и температура кипения высокомолекулярных электроотрицательных газов » ймйс сп 3 оцй ОК»с» й ярГР, мв)(мип.м) с с.
» в о8 мй Гвв ЗРв — 63,8 2,9 146 СРгС1г 129 С»Рв 162 3,9 5,3 22 4,3 101 416 СР О Сгарзв . 10,0 Гексафторид серы (элегаз) Днфтордкхлорметан (хладон- 12) Гексафторциклабутвн Гексафторбутироннтрнл Декафтарциклопентан Октафторциклапентан .
Перфторбутнл- тетрагидрафу- ран тав разложения, например хлора, если последний имеется в соединении. В табл. 3.7 приведены температуры кипения некоторых газов и электрические прочности па отношению к прочноств воздуха. Обращает нв себя внимание 'очень высокая электрическая прачносп высокомолекулярного соединения Сыры, которая достигает десятикратного значения но отношению к прочности воздуха. На рис. 3.6 предствнлена зависимость электрической прочнаста, деленной на данление, ат произведения давления на междузлектрадиое расстояние в однородном поле для элегзза и хладана. Здесь же для сравнения дана аналогичная зависимость для воздуха.
Как видим, электрическая прочность элегаза к хладона па отношению к воздуху хотя н снижается с уменьшением рК ио все же остается достаточна высокой. Высокая электрическая прочность электро- отрицательных высокомолекулярных газов связана, с одной стороны, с тем, что усложнение структуры молекулы приводит к появлению Л5 д о,о5 фш лв15рйвл(яргч Рнс. 3.6. Зависимость Епр/р ат произведения рй з однородном поле: х — арво»п р — зрв! д милуя Газообразны» Равд.
3 50 большего чясла степеней свободы, з с другой стороны, с тем, что этн газы способны к обра- зованию отрицательных нанев за счет прнлн- папня электронов к нейтральным молекулам, что снижает ннтенснвность ударной наннзацян. Электроны при своем столкновении са слшкной молекулой тратят большую долю своей энер- пш на возбуждение колебательных нлн вра- щательных уровней. Если прн упругпх столк- новеннях электрон теряет около 10-ч своей эпергнп, то прн неупругнх ударах даже с про. стымн па структуре молекулзмп 0,1 — 0,4 сво- ей энергия.
Образованяе отрицательных панов пронс- ходпт я результате протекания следукнпях ре- акций: 1) раднацнонный захват А„В +а " А~(ь, +3». т. е. для влетала Яра+ а -«ЯРз +й»1 2) двссоцнатнвный захват А„В + е -«А„В,, +АВ, где й = 1, 2, 3. .... ш — 1, т. е.для злегзза ЯРз+з -«Ярз + Р плн ЯРз * а -« ЯР4 + 2Р клн Аа Вю+ а «Аз Вгз ь г + (А 1) В+ В т.'е. для элегаза ЯР»+а--«ЯР,+Р+Р-1 3) захват со стабилизацией в соудареннн с третьям телом А„В +е -«(А Н„') +А„В -« - А„В„-+(А„В„)., т. е.
для элегаза ЯРа+ е -«(ЯРз ) + + ЯРб ' Ярб + (ЯР») где молекулы, отмеченные звездочкой. находятся в возбужденном состоянии. Для развития разряда в газе основное значение нмеет ионизация молехул. В молекулярнцх тяжелых газах, в частности в элегазе, возможны равные процессы ионизация. Нанбольшае значение имеют следующие реакция: .1) нопнзацня электронным ударом А В +е - АВ++е +е влн А„В ) е А„В+, +В +е 2) днссоцнатнвная ионизация Аз Вм + а- - А„Вз,-ь + АВ+ е — + е-, где 3=1, 2, З„,л«-1. Из высокопрочных газов наиболее широкое распространение к настоящему времени нашел газ ЯРз (злегаз), основные свойства которого будут приведены ниже.
Из других высокопрочвых газов следует отметить оерфторировзнпые углеводороды, т. е. углеводороды, в которых все атомы водорода заменены атома. мн фтора. Этв газы отличаются повышенной нагревостойкастью„негорючн, малотокснчны, хнмнчеспп стойки, слаба взанмодейстзуют с твердыми матерналвмн. Однако, как отмечалось в начале этого параграфа, нх температура кипенна достаточна высока, что препятствует нх пспользованню в сжатом состояннн даже прн умеренных температурах, не говоря уже об отрицательных„которые всегда имеют место длк открытых установок. В то же время именно прнмененне газов под давлением позволяет км как электроиаоляцнопным средам конкурировать с традиционными жндкимн н твердыми дпзлектрикамв.
Об электрической прочности сжатых газов — см. $3.7. Кроме тога, содержащнйся в этих соединениях углерод при разложения газа в уславнях электрнческаго разряда мажет выпасть в виде свободного углерода, оседая на поверхности твердых злектронзоляцнонных элементов конструкция, что делает пх водящими. Т ак уже отмечалось выше, по комплексу свойств, необходимому для прнменення газа в снльноточной электротехнике, наиболее ценным является злегаз. Молекула элегаза содержит шесть атомов фтора, расположенных в вершинах правильного октаэдрв, н атом серы, находящийся в центре молекулы, Симметричное строение молекулы, ковалентная связь между атомами, оптимальное соотношение между раднусамн фтора н серы обеспечивают высокую стабнльнасть н химическую инертность этого соединения, исключают гндролнз влетала водой нлп щелачпыми растворами. Элегзз получается в результате прямой реакция.между расплавленной серой.н газообразным фтором,кспорый образуется при электролпве раствора фторнстого калия во фторнстоводародной каслоте.
Прн образовании элегаза наряду с ннм образуется достаточно большое количество низших фторидов, поэтому требуется специальная очистка, в процессе которой пронсходпт также очистка от других примесей; влаги, воздуха, азота, квслорода. В чистом техническом ЯРз содержится до 0,3»А указанных примесей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
