Билет №18 (943743), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Неоднородное электрическое поле возникает между электродами типа стержень-плоскость, стержень-стержень, между шаровыми электродами при h/r >1, между проводами, линейным проводом и землей, на заостренных краях, заусенцах и т.п. На практике мы чаще встречаемся с неоднородным электрическим полем.
Пробою газа (воздуха) в неоднородном поле предшествует коpонный разряд или корона, являющийся неполным пробоем. Корона возникает при Uк, которое ниже, чем Unp ( Uk < Unp), вблизи электрода с малым радиусом кривизны, на заостренных металлических кpаях и т.п.; она наблюдается в виде прерывистого голубоватого свечения и сопровождается характерным звуком (жужжанием или по-трескиванием). С повышением напряжения коронный разряд переходит в искровой и затем при достаточной мощности источника напряжения — в дуговой разряд.
В случае электродов типа стержень—плоскость, создающих резко неоднородное поле, Uпр газов будет наименьшим при положительной полярности стержня и наибольшим — при отрицательной полярности стержня (рис. 5.8). Объясняется это следующим. Как
Рис. 5.8. Зависимость пробивного напряжения U воздуха от расстояния h
между электродами (поле неоднородное)
отмечено выше, пробою воздушного промежутка предшествует ко- ронный разряд. Образующиеся при этом электроны, имея болышую (в ~ 1000 раз) подвижность, чем положительные ионы, быстро уходят из коронирующего слоя, и возникает объемный положительный заряд. Образовавшийся около острия электрода объемный положительный заряд по-разному влияет на величину Um воздушного промежутка. Если на электроде в виде стержня будет положительный потенциал, то объемный положительный заряд приведет к увеличению напряженности поля во внешней области короны, и пробой произойдет при более низком значении Uпp. Если на стержне будет отрицательный потенциал, тогда объемный положительный заряд уменьшит напряженность поля во внешней области короны, и пробой воздушного промежутка наступит при большем значении Unp. С уменьшением длительности импульса (повышением частоты напряжения) различие между значениями Unp в зависимости от полярности стержня уменьшается. Величина Uпр при пробое газа при высоких частотах в неоднородном поле (в отличие от пробоя в однородном поле) значительно ниже, чем Uпр при постоянном напряжении или напряжении промышленной частоты В неоднородных полях с увеличением влажности воздуха
пробивное напряжение Unp возрастает. Это можно объяснить повышенной способностью молекул воды захватывать свободные электроны и превращаться в малоподвижные отрицательные ионы. В результате число ионизирующих электронов в межэлектродном пространстве уменьшается, поэтому разрядное напряжение" возрастает. Приближенно можно считать, что при увеличении абсолютной влажности воздуха в два раза Unp при частоте 50 Гц возрастает на 10%.
Из вышеизложенного вытекают три практических вывода.
Первый — радикальным и почти единственным методом повышения Up в реальных условиях, когда присутствие влаги в воздухе неизбежно, является удлинение пути смещения ионов по поверхности изоляторов путем устройства ребер и юбок.
Второй — использование материалов с минимальной гигроскопичностью, т.е. материалов с минимальной диэлектрической проницаемостью и максимальным краевым углом смачивания (например, политетрафторэтилен, кремнийорганическая резина).
Третий — недопустимость неплотного прилегания электродов к Диэлектрикам в электроизоляционных конструкциях, так как это ведет к существенному падению Up (см. уравнение (5.11) и рис. 5.11, а, Кривая 5). Эти дефекты устраняют с помощью цементирующих замазок, мягких токопроводящих прокладок или металлизацией поверхности диэлектрика, соприкасающейся с электродом.