Пробойные явления при высоковольтном пробое вакуумного промежутка. Инициация пробоя микрочастицами.
Микрочастицы могут появиться на поверхности свежих электродов в результате их механической обработки. При пробоях всегда образуются новые микрочастицы. При приложении к электроду напряжения микрочастицы приобретают заряд. Заряд микрочастицы определяется локальным значением электрического поля. Характерные значения заряда ~ (10-15 – 10-16) К. Отношение заряда к массе ~ 10 К/кг. Скорость, приобретаемая при пролете межэлектродного промежутка, ~ сотен м/с. Конкретные значения параметров сильно зависят от размера частиц и условий их отрыва от электрода. На условия отскока и перезарядки микрочастиц большое влияние оказывает состояние поверхности, наличие диэлектрических плёнок. Механизмы пробоя под действием микрочастиц: - поджигающий разряд (приближение микрочастицы к электроду увеличивает локальную напряжённость поля); - испарение микрочастиц (анодная микрочастица при движении к катоду греется при попадании на неё электронов, эмитируемых катодом); - испарение при ударе об электрод (нужны большие скорости микрочастиц ~ 1 км/с и более).
Микрократеры, происхождение которых можно связать с ударами микрочастиц были обнаружены. Были обнаружены и микрочастицы, которые наиболее вероятно являются «вторичными» микрочастицами (см. рис.). Исследование рассеяния лазерного излучения позволило обнаружить микрочастицы малого размера (0,1 – 0,2 мкм), обладающие скоростями до 800 м/c. Однако сравнение имеющихся экспериментальных результатов с предсказаниями достаточно развитых теорий пробоя с помощью микро частиц до сих пор не даёт удовлетворительных результатов. Некоторые исследователи полагают, что микрочастицы очень малых размеров могут инициировать микроразряды в предпробойной стадии. Некоторые пытаются объяснить с помощью микрочастиц так называемые «поздние пробои» в вакуумных дугогасительных камерах.
Искровая стадия вакуумного разряда. Катодный и анодный факелы.
Если внешняя цепь обеспечивает прохождение значительного тока (Амперов и более) и длительность импульса достаточно велика (много больше длительности взрывного процесса), то разряд переходит в искровой, а далее и в дуговой. Искровой разряд характеризуется быстрым спадом напряжения на заключительной стадии. Выделяют две фазы разряда, которым соответствует два характерных времени, называемых временем задержки (не путать с временем задержки при взрывоэмиссионном процессе) и временем коммутации. Разделение на фазы достаточно условно и лучше всего характеризует процесс в условиях, когда ток во внешней цепи сильно ограничен. Время задержки τз – это время медленного нарастания тока при котором напряжение на промежутке мало отличается от начального . Время коммутации τком – это время быстрого нарастания тока, сопровождающееся быстрым спадом напряжения. Фаза медленного нарастания тока – это фаза, в которой расширяющиеся с катода и с анода плазменные факелы ещё не сомкнулись и не перекрыли промежуток. Рост тока на этом этапе ограничен переносом зарядов в вакуумном промежутке между факелами, т.е. определяется законом трёх вторых. Скорость распространения катодного факела примерно в три раза выше скорости распространения анодного. Поэтому анодный факел к моменту слияния успевает перекрыть только приблизительно четверть промежутка. Развитие тока в искре на этой фазе может быть нестабильным, т.к. при расширении катодного факела эмиссионная способность плазмы может оказаться недостаточной. Плотность хаотического тока (1/4env) может оказаться ниже плотности тока, определяемой законом трёх вторых. Фаза быстрого нарастания – переход к дуговому разряду. Длительность фазы определяется в основном параметрами внешней цепи.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.