1.4.3 Высокопрочные газы. Разряд в вакууме.

Ряд газов обладает малой и большим «сродством» электронов, за счет чего электроны «прилипают» к молекулам и дают –ионы, рекомбинирующие с +ионами.

Практическое применение в электротехнических конструкциях нашли азот, элегаз ( ) и фреон ( ). Пробивная напряженность элегаза или фреона примерно равна напряженности изоляционного масла, в 46 раз выше, чем для воздуха, что позволяет изготовлять изоляционные конструкции на 110 кВ и выше весьма компактными.

Разряд в вакууме происходит при больших напряженностях, чем в воздухе за счет холодной эмиссии (вырывание электронов с поверхности)– левая часть кривой закона Пашена

, где и - константы металла электродов, определяемые работой выхода электронов.

Шлифовка поверхности электродов, покрытие поверхности защитным слоем с большой работой выхода позволяет довести пробивное напряжение в вакууме до 300 кВ/см.

Неплохими характеристиками обладают вакуумные высоковольтные выключатели.

1.5.Стримерная теория пробоя газа

Теория Таунсенда объясняет закономерности газового разряда, особенно в малых промежутках, зависимость и т.д. Одновременно эта теория не учитывает время разряда, наличие канала разряда и отклонение пробивных напряжений при больших расстояниях.

Изучение развития разрядов в ионизационной камере показало следующее:

1. От катода к аноду проходит лавина электронов со скоростью см/сек. Этих лавин может быть несколько, по мере прохода лавины увеличиваются в диаметре.

2. После прохода лавин электронов от анода к катоду прорастает с большой скоростью см/сек лавина с остроконечной вершиной, иногда разветвленной, называемая «стримером».

3. Как только вершина стримера достигает катода, возникает яркая вспышка и разряд сформировался.

В случае равномерного поля на I-й стадии по мере движения лавины происходит искажение поля в промежутке с накоплением в нем объемного заряда. Усиление поля на головке лавины def может привести к появлению ионизирующего фотоэлектрона и рождению новой лавины впереди первой. Пространство между лавинами заполнятся плазмой и рождается стример, растущий от катода.

Когда лавина замыкает промежуток, начинается II-я стадия. Электроны головки уходят на анод, а в области сильного поля у катода oab образуются фотоэлектроны, которые втягиваются в столб +ионов, по которому прорастает анодный стример.

В случае неравномерного поля наибольшая напряженность будет у электрода с большой кривизной и именно там начнется разряд независимо от полярности этого электрода, но развитие разряда может быть различным в зависимости от полярности.

Острие отрицательно.

Л авина легко уходит с острия, оставляет + объемный заряд, который дополнительно усиливает поле у катода, способствуя появлению новых лавин, но все они уходят в область более слабого поля и замедляют свое движение.

Для образования стримера и завершения разряда необходимо повысить напряжение. В этом случае может образоваться стример на участке от катода до головы лавины и катод как бы прорастет к аноду.