Влияние давления

Рассмотрим зависимость электрической прочности и напряжения пробоя воздуха от давления в однородных электрических полях с частотой 50 Гц (рис. 5.1, а) при фиксированном расстоянии между электродами.

Если бы электрическая прочность Е _пр не зависела от давления (рис. 5.1, а, пунктирная линия), то напряжение пробоя U _пр (б) также не изменялось при росте давления.

Однако изменение давления в значительной степени влияет на значение Е _пр (рис. 5.1). В области очень малых давлений при сильной разряженности газа в промежутке между электродами (высокий вакуум) пробой обусловлен не столько свойствами газа, сколько условиями вырывания электронов из катода; происходит явление холодной эмиссии ( автоэлектронной эмиссии ) электронов. При этом электрическая прочность достигает значительных величин, зависит от материала и состояния поверхности (участок I)

При возрастании давления газа электрическая прочность Е _пр уменьшается за счет увеличения вероятности столкновения электронов с молекулами (участок II). Наконец, в области повышенных давлений (участок III) пробивное напряжение газового промежутка, и, следовательно, электрическая прочность возрастают вследствие уменьшения длины свободного пробега электронов из-за повышенной концентрации молекул; поэтому для обеспечения условий ионизации необходимо увеличивать значение U _пр, а, значит, и Е _пр.

Другими словами, по мере увеличения давления в диапазоне I-II проявляется два ″конкурирующих″ процесса:

– увеличение концентрации атомов газа приводит к возрастанию вероятности ионизации из-за более вероятной ″встречи″ электрона и атома: электрическая прочность уменьшается (участок II);

– избыточное увеличение концентрации атомов газа затрудняет ″разгон″ электронов электрическим полем, и, следовательно, электрическая прочность снова возрастает (участок III).

Рис. 5.1 Рис. 5.2

При давлении примерно р = 1 Атм наблюдается минимум электрической прочности Е _пр: при частоте 50 Гц,расстоянии между электродами Х = 1 амплитудное значение Е _Апр≈ 31 кВ/см (действующее значение Е _{д пр} = 30,9/ = 21,9 кВ/см). Следовательно, амплитудное значение напряжение пробоя U _Апр ≈ 31 кВ (действующее напряжение пробоя U _{д пр} ≈ 22 кВ).

Дата добавления: 2015-07-17