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真空电弧熄灭后的介质强度恢复过程的研究

 
高真空度的真空间隙具有很高的电气绝缘强度。从理论上讲,光滑电极表面的真空间隙能耐受电磁强度为107V/cm的高电压。真空间隙中电弧的燃烧是在电极蒸发出的金属蒸汽中进行的。电弧电压较低,一般为20~100多伏。对于正弦电流的电弧,在电弧电流接近自然零点时,由于金属蒸汽不足和电源电压不够高而会突然熄灭。息弧后的真空间隙最终可以承受很高的电压。从息弧前的几十伏电弧电压到能承受近100kV的电压(12mm的真空间隙)需要一个过渡过程,这一过渡过程即为真空燃弧间隙介质强度恢复过程,简称恢复过程。在恢复过程中,真空间隙能承受外加电压的能力随时间的变化规律即为该真空间隙介质强度的恢复特性。由于恢复特性的不同和外加恢复电压波形的不同,息弧后真空间隙在恢复电压的作用下有可能被击穿而引起电弧的重新燃烧。引起重燃的原因为:①燃弧和燃弧后电极放出过量的气体;②阴极表面吸附微小的绝缘物和金属微粒等维持有较强的场致发射作用而重新形成阴极斑点;③恢复电压的电磁强度超过500kV/cm以上,产生场至击穿;④电流过零后间隙有残余粒子碰撞继续维持较高的游离密度。实际上真空间隙在电弧熄灭后不同时刻有不同的状况,故上述诸因素在不同的恢复阶段有主次之分。例如在恢复过程的初期,原因①和②为重燃主要的原因,而在恢复过程的后期则主要原因为③和④。燃弧期间和燃弧后电极放出的金属蒸汽可在息弧后保持较长的时间,故金属蒸汽对真空间隙的重燃和介质强度恢复过程都有重要影响。

4.1 弧后真空间隙介质强度恢复的现象与分析方法
4.1.1 一般现象
4.1.2 分析方法
1.恢复特性的测量
2.理论分析
4.2 介质恢复时间的理论计算
4.2.1 弧后真空间隙金属蒸汽的衰减过程
1.自由膨胀过程
2.考虑电极和原子间碰撞的衰减过程
4.2.2 临界金属蒸汽密度的确定
4.2.3 β值的确定
4.3 介质强度恢复时间的测量
4.4 介质恢复研究的分析与结论


 
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