Gaasilise söötme elektrilise tugevuse parandamise meetodid

Võimsuste suuruse vähendamiseks loodetakse alati, et õhu lõhe pikkus või isolatsiooni kaugus on võimalikult väike. Sel eesmärgil tuleb võtta meetmeid gaasikeskkonna elektrilise tugevuse parandamiseks. Praktilisest vaatepunktist on õhulõhe lagunemispinge suurendamiseks kaks võimalust: üks on parandada elektrivälja jaotust õhupiletis, et see oleks võimalikult ühtlane; Teine eesmärk on proovida nõrgendada või maha suruda ionisatsiooniprotsess gaasikeskkonnas. Konkreetsed meetodid on:

1. Elektroodi kuju paremaks muutmiseks elektrivälja jaotuse parandamiseks

Mida ühtlasem on elektrivälja jaotus, seda suurem on õhuvahe keskmine purunemisvälja tugevus. Seetõttu saab õhupilu maksimaalset elektrivälja tugevust vähendada, elektrivälja jaotust saab parandada ja õhupilu jaotuspinget saab suurendada, parandades elektroodi kuju (suurendades elektroodi kumerust raadiust, välistades juuksed ja teravad nurgad elektroodi pinnal jne).

Varjestuse kasutamine elektroodi kumerusraadius on tavaline meetod. Võttes näitena "vardaplaadi" õhupihet kõige halvema elektrilise tugevusega, kui vardapooluse lõppu paigaldatakse sobiva läbimõõduga metallpall, saab õhupilete jaotuspinge tõhusalt suurendada.

Paljude suurepingega elektriseadmete (näiteks suurepinge puhkeseadme ülaosa toiteseadmete ülaosa) kõrgepingeväljalaskeavadel on teravad kujundid ja sageli on vaja varjestuskatteid, et vähendada maksimaalset väljatugevust ruumis asuvates ruumis ja suurendada koroonade algust pinget. Varjestuskatte kuju ja suurus tuleks valida nii, et selle koroonade sissetungipinge oleks suurem kui seadme maksimaalne tööpinge maapinnale. Lihtsaim varjestuskate on muidugi sfääriline varjestuspost.

Näited varjestuspõhimõtte rakendamisest, et parandada elektrivälja jaotust ülikõrge pingeülekandeliinidel Corona alguse pinge suurendamiseks:: kaitsevadstused (võrdsustavad rõngad), mis on paigaldatud ülikerge pingeliinide isolaatori stringidele, ja laiendatud läbimõõduga juhtseadmeid, mida kasutatakse ultra-madala pingeliinidel.

2. kosmoselaengu kasutamine elektrivälja jaotuse parandamiseks

Kuna koroonade tühjendamine peab toimuma enne, kui äärmiselt ebaühtlase elektrivälja õhupiik laguneb, saab teatud tingimustel kasutada tühjenduse ise tekitatud kosmoselaengut ka kosmose elektrivälja jaotuse reguleerimiseks ja parandamiseks, et suurendada õhupileti jaotuspinget. Võttes näidetena "traadiplaadi" ja "traadijuhtme" õhulüngad, kui traadi läbimõõt teatud määral vähendatakse, suureneb õhupilu võimsuse sageduse jaotuspinge traadi läbimõõdu vähenemisega, mille tulemuseks on niinimetatud "õhuke traadi efekt". Põhjus on see, et õhukese traadi koroona tühjenemisega moodustatud ühtne kosmoselaengu kiht võib parandada õhuvahe elektrivälja jaotust, mille tulemuseks on lagunemispinge suurenemine; Kui traadi läbimõõt on suur, kuna traadi pind ei saa olla absoluutselt sile, ilmub mõnes osas koroona ja harjakujuline tühjendus enne ühtlase üldise koroona kogu pinnal, nii et selle jaotuspinge on sarnane "vardaplaadi" või "varda-rod" õhupiluga.

3. tõkete kasutamine

Kuna elektrivälja jaotus õhuvahel ja gaasi tühjenemise arendusprotsess on tihedalt seotud laetud osakeste genereerimise, liikumisega ja levitamisega õhuvaheruumis, on õhupiima sobiva kuju ja asendiga tõkkepuu asetamine, mis võib takistada laetud osakeste liikumist ja reguleerida ruumilaengu jaotust, mis on samuti tõhus viis gaasi keskmise elektri tugevuse parandamiseks.

Tõke on valmistatud isoleerivast materjalist, kuid tema enda isolatsiooni jõudlus pole oluline. Oluline on selle tihendamine (võime blokeerida laetud osakesi). See on tavaliselt paigaldatud Corona lõhesse ja selle pind on elektriliinidega risti.

Tõkke mõju sõltub sama märgi kosmoselaengust, mis selle blokeerib, nii et koroona elektroodi ja tõkke vaheline ruumiline elektrivälja tugevus saab vähendada, muutes sellega kogu õhupiletivormi elektrivälja jaotuse. Ehkki tõkke ja teise elektroodi vaheline ruumiline elektrivälja tugevus suureneb sel ajal, muutub selle elektrivälja kuju kahe tasase elektroodi vahel ühtlasemaks elektriväljaks, seega paraneb kogu õhupilu elektriline tugevus.

Tõkkeõhu lõhe jaotuspingel on palju pistmist tõkke paigaldusasendiga. Kui tegemist on "tikkimistega" õhupiluga, on mõlemal elektroodil koroona tühjendamine, seega tuleks tulemuste saavutamiseks paigaldada tõkked mõlema elektroodi lähedale.

Impulsipinge all on tõkke mõju väiksem, kuna tõkkele kogunenud ruumiline laeng on praegu väiksem.

Ilmselt on barjääril keeruline mängida ühtlase või pisut ebaühtlase elektrivälja puhul rolli.

4. Kasutage kõrge õhurõhku

Õhu elektriline tugevus normaalrõhul on suhteliselt madal, umbes 3 0 kV/cm. Isegi kui ülaltoodud meetmeid võetakse võimalikult palju elektrivälja parandamiseks, ei tohi keskmine jaotusvälja tugevus seda piiri ületada. On näha, et normaalse rõhu korral on õhu elektriline tugevus palju madalam kui üldine tahke ja vedela söötmetel. Kui õhk on surutud ja rõhk on palju suurem kui 0,1MPa (1ATM), saab selle elektri tugevust ka märkimisväärselt parandada. Selle põhjuseks on peamiselt seetõttu, et õhurõhu suurendamine võib oluliselt vähendada elektronide vaba tee pikkust, nõrgestades ja pärssides ionisatsiooniprotsessi. Kui õhku saab asendada mõne kõrge elektrilise tugevusega gaaside (näiteks väävelheksafluoriidi) abil, kasutades samal ajal paremaid tulemusi.

5. Kasutage kõrge elektrilise tugevuse gaasi

Paljude gaaside hulgas on mõnel halogeenielementidel sisaldavatel väga elektronegatiivsetel gaasil [näiteks väävelheksafluoriidi ja Freoniga eriti kõrge elektriline tugevus (palju kõrgem kui õhust), seega võib neid nimetada suure elektrilise tugevusega gaasideks. Nende gaaside kasutamine õhu asendamiseks võib muidugi suuresti suurendada õhupilu lagunemispinget ja isegi mõne sellise gaaside õhku segamine võib selle elektrilist tugevust märkimisväärselt suurendada.

Tuleb rõhutada, et seda tüüpi gaasi praktiliselt kasutamiseks inseneritöös ei piisa sellest, et tugineda ainult kõrgele elektrilisele tugevusele. Need peavad vastama ka teatud muudele nõuetele, näiteks: ① ① madal veeldatud temperatuur (nii et kõrge gaasirõhku saab kasutada samal ajal); ② Hea keemiline stabiilsus, mida pole lihtne lagundada, põletada ega plahvatada, ega toota toksilisi aineid, kui gaasi tühjendamine toimub; ③ Pole liiga keeruline toota ja mitte liiga kallis.

Gaase on väga vähe, mis vastab kõigile ülaltoodud nõuetele korraga. Praegu on inseneritöös laialdaselt kasutatud kõrge elektrilise tugevusega gaas SF6 ja selle segagaas. Lisaks kõrgele elektrilisele tugevusele on SF6 Gaasil ka suurepärane kaare kustutamise võime ja ka muud sellega seotud tehnilised omadused on üsna head. Erinevatel toiteseadmetel ja suletud kombinatsioonil SF6 -gaasist kui isoleeriva keskkonna ja kaarekustutusvahendist valmistatud elektriseadmetel on rida silmapaistvaid eeliseid, näiteks kokkuhoid põrandapinda ja ruumi maht, ohutu ja usaldusväärne töö, lihtsustatud paigaldamine ja hooldus jne, nii et arendusväljavaated on väga laiad.

6. Kasutage kõrget vaakumit

Kõrge vaakumi kasutamine võib nõrgendada ka kokkupõrke ionisatsiooniprotsessi õhuvahes ja suurendada märkimisväärselt õhupilu lagunemispinget. Kui kõrge vaakumi jaotusprotsessi seletatakse täielikult gaasi tühjenemise teooria abil, on sellest tulenev jaotuspinge äärmiselt kõrge (sel ajal on elektronidel keeruline põrkuda neutraalsete molekulidega elektroodidevahelise kauguse ületamisel ja on keeruline põhjustada piisavalt kokkupõrget ionisatsiooni). Kuid tegelik olukord pole nii. Kui elektroodidevaheline kaugus on väike, on kõrge vaakumi elektri intensiivsus tõepoolest väga kõrge ja võib isegi ületada surutud SF6 gaasi oma. Kui aga elektroodidevaheline kaugus suureneb, suureneb pinge aeglaselt ja selle elektriintensiivsus on oluliselt madalam kui surugaasi purunemisvälja tugevus. See näitab, et kõrge vaakumi jaotusmehhanism on sel ajal muutunud ja tekkis uus füüsiline protsess, nii et seda ei saa enam lihtsalt seletada eelmise gaasi tühjendamise teooriaga.

Vaakumjaotuse uuringud näitavad, et kui elektroodidevaheline kaugus on väike, on kõrge vaakumi lagunemine seotud tugeva väljaheitega katoodi pinnal. Selle põhjustatud vool põhjustab elektroodi lokaalset kuumutamist ja vabanedes metallgaasi, põhjustades vaakumkraadi languse ja põhjustab lagunemist; Kui elektroodidevaheline kaugus on suur, põhjustab jaotus nn täispinge efekt. Sel ajal, kui elektroodidevaheline kaugus ja lagunemispinge suurenevad, võivad elektronid koguda palju kineetilist energiat, kui nad lendavad katoodist üle vaakumi anoodini. Need suure energiatarbega elektronid vabastavad anoodi pinna pommitamisel positiivseid ioone ja footonit, mis tugevdab katoodi pinna ionisatsiooni. See korduv toiming annab üha rohkem elektronide voolu, põhjustades elektroodi lokaalselt aurustumist ja põhjustades lünga lagunemist. See on nn "täispinge efekt".

Seetõttu, kui elektroodidevaheline kaugus suureneb, muutub keskmine jaotusvälja tugevus väiksemaks. Vaakumlünga jaotuspinge on seotud paljude teguritega, näiteks elektroodimaterjal, pinna viimistlus ja puhtus (sealhulgas adsorbeeritud gaasi kogus ja tüüp), seega on see väga hajutatud.

Pole palju juhtumeid, kus kõrget vaakumit kasutatakse tegelikult elektriseadme isoleeriva söötmena, peamiselt seetõttu, et erinevate seadmete isolatsioonistruktuuris kasutatakse enamasti erinevaid tahkeid või vedelaid söötmeid. Need vabastavad gaasi järk -järgult vaakumis, muutes pikka aega kõrge vaakumi säilitamise keeruliseks. Praegu kasutatakse kõrget vaakumit ainult vaakumkaitselülitites. Vaakumil pole mitte ainult head isolatsiooni jõudlust, vaid sellel on ka tugev kaare kustutamisvõime, seega sobib see endiselt väga sobivaks jaotusvõrkudes vaakumkaitselülitite jaoks.