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真空间隙的绝缘强度和电击穿

Clicks:2812 Update time:2023-06-14

    如果在空气中放置一对离开一定距离的金属电极,把这对电极接到高电压电源上,并慢慢提高加在金属电极上的电压。开始时,两个电极之间没有电流流过或只有极小的电流流过,但当电压升到一定程度时,两个电极间便突然产生火花,伴随着火花的出现,电极之间随即就有相当大的电弧电流流过,这种现象叫作电极之间的电击穿。

    放置在真空中的一对电极,若加上高电压时,在一定电压下也会产生电击穿。这种情况下的电击穿通常叫作真空间隙的电击穿。

    真空间隙的电击穿性质和其他介质中的电击穿有很大不同。像空气这样的介质电击穿是由于气体中的电子在电场作用下高速运动,与气体分子碰撞产生较多的电子和离子,新生的电子又和中性原子碰撞,产生更多的电子和离子。这种过程雪崩式地发展,终于在气体中造成放电通道,它是属于气体分子碰撞游离性质的电击穿。但是在真空中情况完全不同,因为真空灭弧室内的真空度高于1.33×10-2Pa,在这样高的真空中,气体分子极少。在常温下一个大气压的空气,每立方厘米含有2.683×1019个气体分子,而在1.33×10-2Pa的真空中每立方厘米只含有3.4×1012个气体分子。在这样稀薄的气体中,即使真空间隙内存在电子,它们从一个电极飞向另一个电极时,也很少有机会与气体分子碰撞。

    因而不可能由电子和气体分子碰撞造成真空间隙的电击穿。正是由于气体分子十分稀少,因此真空间隙电击穿需要在非常高的电压下形成场致发射等其他因素才有可能击穿。

    当真空度大于1.33×10-1Pa时,绝缘击穿强度有显著的变化,而低于1.33×10-1Pa时,绝缘击穿强度差不多保持不变。因此,一般对真空灭弧室的真空度只要低于1.33×10-2Pa就认为已满足要求,没有必要要求很高的真空度。

    

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