книги / Техника высоких напряжений

тистического времени запаздывания

применяется,

например,

в

измери­

тельных

шаровых

промежутках

(см. ниже)

и некоторых других слу­

чаях. Помимо ртутно-кварцевых

ламп для этих целей могут исполь­

зоваться препараты радия или дру­

гих

радиоактивных

элементов.

Интенсивным ионизаторам является

также

искровой

разряд,

происходя­

Среднее статрстическоё бремя запаздывания МКС€Н

щий

в

расположенном

поблизости

Рис. 5-3. Зависимость среднего статистиче­

промежутке.

В резконеоднородных полях ста­

ского времени запаздывания от отношения

приложенного напряжения U к начальному

тистическое время запаздывания не­

разрядному напряжению U0. Условия осве­

велико

и слабо

зависит

от интен­

щения и форма

электродов одни и те же

сивности

внешней

ионизации,

что

для всех

кривых,

объясняется

иными

процессами

об­

Сильная

зависимость

среднего

разования необходимых для начала

разряда

электронов.

Как указыва­

статистического времени запаздыва­

лось выше, в таких полях

напря­

ния от интенсивности освещения по­

женность

поля

вблизи

электрода

верхности

катода

коротковолновым

с малым радиусом кривизны дости­

излучением является наглядным под­

гает очень больших величин еще до

тверждением

связи статистического

того,

как

напряжение

сделается

запаздывания с ожиданием

первого

равным

разрядному.

При

отрица­

эффективного электрона. В

качест­

тельной полярности стержня, всегда

ве примера можно привести опыты

находящиеся в объеме ионы при­

ЛПИ,

в

которых

катодом

служил

обретают большую скорость и вы­

шар диаметром 62,5 мм, а анодом

бивают

электроны

из

поверхности

сетка,

через

которую пропускалось

электрода. При

положительной

по­

излучение ртутно-кварцевой лам­

лярности

электрода

источником

пы, освещающее

катод.

Интенсив­

электронов

являются

отрицатель­

ность

освещения

регулировалась

ные

ионы,

которые

могут

терять

диафрагмой,

расположенной

между

электроны при столкновении с мо­

лампой

и

промежутком.

Результа­

лекулами газа (этот процесс может,

ты этих экспериментов представле­

конечно,

происходить

и

при поло­

ны на рис. 5-4.

уменьшение ста-

жительной

полярности). Поскольку

Искусственное

в обоих случаях

путь,

проходимый

ионами,

невелик,

время,

затрачи­

ваемое

на

появление

свободного

электрона,

оказывается

весьма

ма­

лым.

5-3.

ВРЕМЯ

ФОРМИРОВАНИЯ РАЗРЯДА

Рис. 5-4. Зависимость среднего статистиче­ ского времени запаздывания от отношения приложенного напряжения U к начальному разрядному напряжению UQ.

Напряженность поля у катода небольшая.

/ — освещение кварцевой лампой;	2 — освещение
ослаблено; 3 — электроды закрыты картонной
ширмой.	1

В гл. 4 указывалось, что при высоких давлениях развитие разря­ да происходит в три этапа:

а) Пробег начальной лавиной некоторого пути хк, подготавливаю­ щий условия для образования стри­ мера.

б) Распространение стримера на всю длину искрового проме­ жутка.

4*

в)

Развитие

главного

разряда

см/сек

в направлении, обратном движению

стримера.

развития

об­

Так как скорость

ратного раз-ряда по крайней

мере

на один-два порядка выше скорости

стримера,

время

третьей

стадии

е/р

формирования

разряда

пренебре­

жимо мало и может не учитывать­

° 30

40

50

60

ся.

Поэтому

время

формирования

в/см-мм рттъ.ст

разряда практически

определяется

Рис. 5-5. Зависимость скорости распрост­

суммой продолжительностей лавин­

ранения электронной лавины от отношения

ной

и стримерной

стадий.

Е

для

воздуха при / = 20° С по Гохбер-

Поскольку

в

формировании

—

стримера

одновременно

участвует

гу, Стекольникову

и Эффендиеву.

большое

количество

лавин,

разви­

вающихся

вблизи его головки в об­

ветствует пэ=0,35 -Ю7

см/сек. Сле­

ласти

повышенных

напряженностей

довательно,

время

формирования

поля,

скорость

стримера

в несколь­

в таком промежутке при минималь­

ко

раз

(2—10)

больше

скорости

ном

разрядном

напряжении

f<j,=

электронов. Поэтому

в однородном

= 0,3 мксек.

Если напряжение

пре­

поле

при

небольшом

расстоянии

вышает

минимальное

(t/0), то

вре­

между электродами и минимальном

мя формирования уменьшается

как

напряжении,

когда

начальная

ла­

вследствие

увеличения

скорости

вина должна

пройти

путь,

равный

электронов,

так

и

благодаря одно­

или почти равный расстоянию меж­

временному

развитию

нескольких

ду

электродами,

т.

е.

такой

же

лавин.

Соответствующая

зависи­

путь,

что

и стример,

время

форми­

мость

показана

на

рис. 5-6. Из этих

рования разряда практически равно

данных следует, что время форми­

времени лавинной стадии

рования

в

однородном поле

при

*• ^

Ь

(5-3)

расстоянии

между

электродами

по­

рядка

нескольких

сантиметров и

где

иэ— скорость

электрона,

зави­

менее весьма мало

и,

следователь­

но,

время разряда

в

промежутках,

сящая

от

напряженности

поля

не

облучаемых

мощным

внешним

в промежутке.

ла­

Скорость

распространения

вины

для

данного

газа

зависит

от напряженности поля и давления

(при

неизменной

температуре),

причем

в

основном

определяется

отношением

этих

величин.

На

рис. 5-5 показана

зависимость

иэ

от отношения Е/р для воздуха при

нормальной температуре. На основа*

нии

этой

кривой

можно

оценить

величину

времени

формирования

разряда в промежутках с однород­

ным

полем.

Так,

например,

при

атмосферном давлении в промежут­

ке с расстоянием

между электрода­

ми

5=1

см

разрядная

напряжен­

Рис. 5-6. Зависимость времени формирова­

ность

£ = 31350

в/см

(табл.

3-1)

ния разряда от перенапряжения на воздуш­

В

..

чему соот-

ном

промежутке (по Гохбергу, Стекольии-

и, следовательно, — = 41,

кову и Эффендиеву).

s=0,3 см\ р —760 мм рт. ст.\ /=20° С.

ионизатором, определяется глав­ ным образом временем ожидания первого эффективного электрона,

j В резконеоднородном поле при большом расстоянии между элек­ тродами начальная лавина прохо­ дит путь хц < s, поэтому время фор­ мирования разряда практически равно стримерной стадии (или ли­ дерной стадии для длинных проме­ жутков)

/ф

S

(5-4)

Рис. 5-7. График движения головки

лидер­

1/стр *

ного канала в промежутке положительный

стержень — плоскость

при

расстоянии

где

остр — средняя

скорость

стри­

между электродами s =

55 см.

мера

(или лидера).

1 —/?т = 525 ом; 2—RT =

20 000 ом.

Скорость

стримера

зависит

от

вида

газа,

напряжения

на

проме­

В

длинных

промежутках,

как

жутке

и

степени

однородности

указывалось выше, скорость лидера

электрического

поля.

По

данным

очень

сильно

зависит

от

сопротив­

Ретера, скорости анодного

оа

и ка­

ления,

включенного

последователь­

тодного

1> стримеров

(т. е. разви­

вающихся

с

анода

или

с

катода),

но в

цепь разряда.

Иллюстрацией

этому

может

служить

рис.

5-7, на

для воздуха

характеризуются сред­

кбтором показан

график

движения

ними

величинами,

приведенными

головки лидерного канала в проме­

в табл. 5-1.

жутке

положительный

стержень —

Таблица

5-1

плоскость длиной 55 см при раз­

Скорости стримера в воздухе

личных сопротивлениях /?т,

вклю­

в различных промежутках

ченных в цепь разряда.

что

Стержень-

Ш ар-

Однород­

Совершенно

естественно,

Промежуток

скорость стримера, так же как и

плоскость

плоскость

ное поле

скорость лавины, сильно зависит от

£манс/£мин

100

13,5

1

п-риложенного напряжения. Таким

образом,

при

увеличении

напряже­

Va, см/сек

2,5.10’

108

1,5.10е

ния уменьшаются и время лавинной

vKt см/сек

2-10*

2 ,5 -107

7 ,9 -107

и время стримерной стадий, а сле­

довательно, и время

формирования

В этой таблице отношение

-—**"*

разряда.

формирования

разряда

характеризует

степень

Сыян

Время

неоднород-

также

обладает статистическим ха­

ности поля. Как видно, при увели­

рактером,

который

наиболее

ярко

чении степени неоднородности

поля

проя»вляется

в

длинных

искровых

скорость

стримера

уменьшается,

промежутках

с

резконеоднородным

что связано с тем, что по мере сво­

полем.

Можно

назвать

несколько

его

продвижения

он

попадает

причин

разбросов

времени

форми­

в область все более слабого поля.

рования разряда:

стримера

тесно свя­

Из

этого

обстоятельства

следует,

1.

Развитие

что

при

увеличении

расстояния

зано с последовательным

возникно­

между

электродами,

когда

степень

вением

большого

количества

лавин

неоднородности

поля

возрастает,

электронов. Поэтому

время

форми­

средняя

скорость стримера

умень­

рования разряда в какой-то мере

шается,

а

следовательно,

время

включает в себя и время ожидания

разряда

будет

возрастать

быстрее,

эффективных

электронов, дающих

чем увеличивается расстояние

меж­

начало этим лавинам. Это время,

ду

электродами.

конечно,

гораздо

меньше,

чем

ста­

тистическое время запаздывания, так как начальные электроны вто­ ричных лавин возникают в условиях весьма интенсивного излучения, ис­ пускаемого развивающимся разря­ дом. Однако оно имеет конечную величину и обладает статистиче­ ским характером.

2. Расположение в пространстве вторичных электронов также носит случайный характер, следовательно, изменяется и создаваемое объемны­ ми зарядами лавин искажение поля, от которого зависит скорость рас­ пространения стримера.

3. Траектория разряда, особен­ но в длинных искровых промежут­ ках, сильно искривлена, поэтому фактическая длина канала не равна расстоянию между электродами и изменяется от разряда к разряду.

5-4. ВОЛЬТ-СЕКУНДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Так как обе составляющие вре­ мени запаздывания разряда в силь­ ной мере зависят от приложенного напряжения, полное время разряда при разных напряжениях должно быть различным. Зависимость вре­ мени разряда от амплитуды прило­ женного напряжения называется вольт-секундной характеристикой искрового промежутка.

Но время разряда зависит не только от амплитуды приложенного напряжения, но и от закона его изменения во времени. Например, совершенно очевидно, что время разряда при приложении к проме­ жутку волны б рис. 5-8 будет боль­ ше, чем для волны а, хотя обе они имеют одинаковую амплитуду. По­ этому при экспериментальном опре­ делении вольт-секундных характе-

Рис. 5-8. Стандартная (а) и нестандарт­

ная (б) волны напряжения.

Рис. 5-9. Определение длины фронта и дли­ ны волны стандартного импульса.

ристик следует прежде всего ввести стандартную форму волны напря­ жения, одинаковую для всех испы­ таний изоляции.

Стандартная волна имеет форму импульса (рис. 5-9), у которого на­ пряжение быстро возрастает от ну­

ля	до максимума		(фронт	волны),
а	затем	относительно		медленно
спадает		до нуля	(хвост волны).
Форма импульсной			волны	характе­

ризуется длиной фронта Тф, т. е.

временем	нарастания напряжения
от нуля	до	максимума,	и длиной
волны тв, т.		е. временем,	в течение

которого напряжение уменьшается до половины амплитуды.

Так как импульсные волны, по­ лучаемые в лабораториях, имеют весьма пологую начальную часть фронта и эта начальная часть для развития разряда существенного значения не имеет, фронт волны за­ меняется эквивалентным косоуголь­ ным фронтом. Для этого на фронте

отмечаются	точки	с ординатами
0,3 t /макс И	0,9 Uмакс	(рИС. 5-9) И

через них проводится прямая ли­ ния. Пересечение этой прямой с осью абсцисс и с горизонтальной прямой, проведенной на уровне ам­ плитуды, определяет длину фронта волны.

По международным рекоменда­ циям стандартная волна должна иметь длину фронта 1,2 мксек с от­ клонениями ±30% и длину волны

50	мксек с	отклонениями	±20%.
В	Советском	Союзе используется
стандартная		импульсная	волна

с длиной фронта 1,5 мксек и длиной

г - Ц j Й

ГИН НО А

L^ _ l__ I __

Рис. 5*10. Принципиальная схема экспери­ мента по определению вольт-секундных ха­ рактеристик.

ГИН — генератор импульсных напряжений; ИО — испытуемый промежуток; Д — делитель напряже­ ния; ЭО —пластины явления электронного осцил­ лографа.

волны 40 мксек	(сокращенное обо­
значение— волна	1,5/40), которая

удовлетворяет международным пра­ вилам.

Экспериментально вольт-секунд- ные характеристики определяются по схеме рис. 5-10, в которой источ­ ником стандартных импульсных волн является так называемый ге­

нератор	импульсных напряжений
(ГИН), а	основным измерительным
прибором	электронный осцилло­

граф (ЭО), на который напряжение

подается	через		делитель (Д ).
На осциллограмме			разряд	фикси­
руется резким		спадом напряжения
до нуля,	так	что	время	разряда
определяется весьма четко.				начина­
Эксперименты обычно
ются с наименьших			разрядных на­

пряжений, причем при каждом на­ пряжении снимается достаточно большое количество осциллограмм для того, чтобы определить полный интервал разброса времен разряда. Серия таких осциллограмм показа­ на на рис. 5-11, на котором отмече­ ны даваемые этими осциллограмма­ ми точки вольт-секундной харак­ теристики. Затем напряжение ступенями поднимается и времена

Рис. 5-11. Пробой промежутка на хвосте волны.

Отмечены точки, используемые для построения вольт-секундной характеристики.

Рис. 5-12. Пробой промежутка на фронте волны.

Отмечены точки, используемые для построения вольт-секундной характеристики. Пунктиром по­ казана волна напряжения при отсутствии испы­ туемого промежутка.

разряда при каждой ступени напряжения фиксируются осцилло­ графом. При очень сильном увели­ чении напряжения разряд начинает происходить на фронте волны, как это показано на осциллограммах рис. 5-12.

В результате обработки осцил­ лограмм получается ряд точек вольт-секундной хар актеристики (рис. 5-13), совокупность которых образует некоторую область, огра­ ниченную на рис. 5-13 пунктирными линиями. Вольт-секундной характе­ ристикой обычно называется кри­ вая, проходящая через середину этой области, причем для каждой характеристики должны быть ука­ заны пределы отклонения от этой средней кривой.

Форма вольт-секундной характе­ ристики определяется конфигураци­ ей электрического поля в промежут­ ке между электродами. В резконе­ однородном поле время разряда очень сильно изменяется при изме-

Ь

Рис. 5-13. Вольт-секундная характеристика, построенная по экспериментальным данным.

нении

приложенного

напряжения

главьгм

образом

из-за

изменения

скорости

формирования

разряда.

Поэтому

вольт-секундная

характе­

ристика круто загибается вверх при

довольно больших временах (поряд­

ка -нескольких микросекунд). В про­

межутке

с

однородным

полем,

защищенном от всех внешних влия­

ний, вольт-секундная характеристи­

ка имела бы аналогичную

форму,

Рис. 5-14. Примерная ферма вольт-секунд-

но

увеличение

времени

разряда

определялось бы не временем фор­

ной

характеристики

для резконеоднородно­

го

($i)

и слабонеоднородного

(S2)

полей.

мирования

разряда,

а

наличием

статистического

запаздывания.

В открытых

воздушных

промежут­

межуток s2. Поэтому, если эти про­

ках свободные электроны непрерыв­

межутки соединить параллельно, то

но

создаются

за

счет

действия

промежуток

s2

будет

являться

за­

естественных

ионизаторов

(излуче­

щитным, так как,

пробиваясь

сам,

ние

солнца,

космические

лучи

он будет защищать от пробоев про­

и т. п.), поэтому статистическое

межуток Si.

время

разряда

в таких

промежут­

Если вольт-секуцдные характери­

рах

резко

сокращается

и

вольт-

стики

двух

промежутков

пересе­

секундная

характеристика

пред­

ставляет

собой

горизонтальную

каются,

как

показано

на

рис.

5-15,

то при

малых временах

будет

про­

прямую линию вплоть до очень ма­

биваться

промежуток

Si,

а

при

лых

времен

(порядка

1

мксек или

больших

s2.

Следовательно,

изоля­

менее). Поэтому,

если

к открытому

ционную конструкцию, обладающую

воздушному

промежутку

с

одно­

слабонеоднородным

.полем и поло­

родным

полем

приложить

монотон­

гой

вольт-секундной

характеристи­

но возрастающее

напряжение и из­

кой (Si), невозможно защитить про­

менять

скорость роста

этого

напря­

межутком

с

резконеоднородным

жения,

то

время

разряда

будет

полем,

вольт-секундная

характери­

изменяться

в

широких

пределах,

стика

которого

резко

загибается’

а разрядное

напряжение

останется

вверх

при

сравнительно

больших

практически неизменным. То же са­

временах разряда. Так как© изоля­

мое

можно

сказать

и относительно

ционных конструкциях часто прини­

промежутков

со

слабонеоднород­

маются меры для выравнивания по­

ным полем.

ля с целью увеличения электриче­

Примерная форма вольт-секунд-

ской прочности,

аналогичные

меры

ной характеристики в

слабонеодно­

приходится принимать и для защит­

родном и резконеоднородном полях

ных промежутков с целью придания

показана на рис. 5-14.

Вольт-секундные характеристики имеют важное значение при сопо­ ставлении электрической прочности двух устройств. Если вольт-секунд­ ная характеристика одного проме­ жутка ($i) всеми своими точками лежит выше ©ольт-секундной харак­ теристики другого промежутка (s2), как показано на рис. 5-14, то при воздействии -на эти промежутки одного и того же напряжения пер­ вым будет всегда пробиваться про-

Рис. 5-15. Пересечение вольт-секундных характеристик двух промежутков.

определенной формы их вольт-

импульса равен единице, т. е. раз­

секундным

характеристикам.

По­

рядное напряжение при

импульсах

дробнее этот вопрос будет рассмат­

и при длительном воздействии (по­

риваться во второй части книги, по­

стоянное

напряжение,

напряжение

священной

перенапряжениям

и за­

промышленной

частоты)

равны.

щите от перенапряжений.

В резконеоднородных

полях

коэф­

Экспериментальное

определение

фициент

импульса

всегда

больше

вольт-секундной

характеристики

единицы,

за исключением

некото­

является

весьма

трудоемкой

опера­

рых

специальных

случаев разряда

цией. Поэтому

зависимость разряд­

по поверхности, о которых будет

ного напряжения от

времени

при

идти речь в гл. 7. При этом коэф­

воздействии импульсных

напряже­

фициент импульса в сильной степе­

ний часто определяется всего двумя

ни зависит от длины волны,

стре­

характерными величинами.

мясь к единице при ее увеличении.

Одна из них называется мини­

Второй характерной

величиной

мальным

импульсным

или

точнее

является разрядное напряжение при

50%-ным

импульсным

разрядным

времени разряда 2 мксек, что соот­

напряжением

и

определяется

ам­

ветствует

разряду

на

максимуме

плитудой

импулызной

волны,

при

стандартной волны. Отношение это­

многократном

воздействии которой

го разрядного

напряжения

к

раз­

на

промежуток,

пробой

наступает

рядному напряжению

при длитель­

в

50%

всех

случаев

приложения

ном

воздействии

может

быть

напряжения. Это напряжение

соот­

названо

коэффициентом

импульса

ветствует

горизонтальному участку

при времени 2 мксек. Для однород­

вольт-секундной

характеристики

ного

или

слабонеоднородного

поля

промежутка и времени разряда по­

коэффициент импульса .при времени

рядка

6—10

мксек.

Отношение

2 мксек также практически равен

50% -ного

разрядного

напряжения

единице,

а для

резконеоднородного

кразрядному напряжению при поля он может быть значительно

длительном воздействии (например,		больше	единицы	и	существенно
цри постоянном	напряжении) на­	больше	коэффициента		импульса,
зывается коэффициентом импульса.		соответствующего		50% иному раз­
В однородном	поле коэффициент	рядному напряжению.

ГЛАВА ШЕСТАЯ

РАЗРЯДНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ В ГАЗАХ ПО ОПЫТНЫМ ДАННЫМ

		6-1. ОДНОРОДНОЕ ПОЛЕ				£/0 =	6,66 j/S s -|-24,558s,			кв,	(6-1)
	Большинство экспериментальных					где s — расстояние		между		электро­
данных по однородному полю отно­
сится		к небольшим расстояниям					дами, см\		плотность
между электродами, так как в длин­						Ô— относительная
ных		промежутках	создание		одно­		воздуха.
родного поля потребовало бы при­						Формула (6-1) полностью соот­
менения электродов очень				больших		ветствует закону Пашена, так как
размеров.						содержит s и Ô только			в виде		про­
	Электрическая прочность про­ изведения. Эксперимент, однако,
межутка с однородным полем оди­						показывает, что при больших дав­
накова при постоянном напряжении						лениях	наблюдаются		некоторые
и	промышленной		частоте	и	может	отклонения от этого закона. В ка­
с	достаточной степенью			точности		честве	примера на	рис. 6-1 приве­
определяться по эмпирической фор­						дены зависимости		разрядного			на­
муле						пряжения от давления при				различ-

Отклонения от

закона

Пашена

иллюстрируются

также

кривыми-

рис. 6-2, где приведены

зависимо­

сти разрядного напряжения в неко­

торых

газах

от

произведения

ps

при различных расстояниях

между

электродами.

6-2. ПРОМЕЖУТОК

МЕЖДУ ДВУМЯ ШАРАМИ

Искровой

промежуток

между

двумя

шарами

является

классиче­

ским примером слабонеоднородиого

Рис. 6-1. Разрядные напряжения в одно­

поля,

причем

степень неоднородно­

сти

возрастает

при

увеличении

от­

родном поле при различных давлениях воз­

ношения расстояния между шарами

духа.

Ц и ф р ы у кр и вы х

о зн а ч а ю т

р ассто я н и е м е ж д у

5 к

их диаметру D. Как

уже

ука­

эл ек тр о д а м и ,

м м .

зывалось

выше,

шаровой

промежу­

ных расстояниях

между электрода­

ток

является

общепризнанным

в мировой практике прибором для

ми. Из сопоставления кривых

сле­

измерения

амплитудных

значении

дует, что, например, при 5=1,06 мм

переменного,

постоянного

и

им­

и р=40ат

(р5 = 3 2(Ю см-ммрт. ст.)

пульсного

напряжений.

Этим

объ­

разрядное напряжение равно 75 к в ,

ясняется

очень

большое

внимание,

а при

5=2,12

мм

и

р = 20

ату

уделявшееся

в

ряде

стран

мира

т. е. при

том

же ps

оно

увеличи­

экопериментальному определению

вается д о '100 кв.

Таким

образом,

разрядных напряжений

различных

увеличение

давления

приводит

шаровых

промежутков.

разрядника

к несколько меньшему возрастанию

Выбор

шарового

разрядного

напряжения,

чем

уве­

в качестве измерительного

искрово­

личение расстояния между электро­

го

промежутка

определяется

сле­

дами.

дующими

его свойствами:

а)

Вольт-секундная

характери­

стика шарового промежутка в боль­

шом интервале

времен

представля­

ет

собой

горизонтальную

прямую

линию, а

следовательно,

разрядное

напряжение промежутка не зависит

от

длительности

приложения

на­

пряжения

и закона

его

изменения

во времени.

промежутков

со

б)

Из

всех

слабонеоднородным

полем шаровой

промежуток легче всего выполнить,

и он

имеет

-наименьшие

размеры.

Например,

в

случае

применения

промежутка

между

двумя

плоско­

стями

каждая

плоскость

должна

была бы иметь закругленные края,

и при том же разрядном расстоянии

диаметр плоских

электродов

дол­

Рис. 6-2. Зависимость разрядного напряже­

жен был бы быть в несколько раз

ния в однородном поле от произведения ps

больше диаметра шара.

Цифры

для

различных

газов.

На основании

обработок

экспе­

у

кривых

означают давление

газа, ат.

риментальных данных

была

пред-

ложен а	следующая эмпирическая
формула	для определения разряд­

ного напряжения промежутка меж­ ду двумя шарами радиуса г:

С/0 = 27,25гХ

0,25[ ”Г + 1+

| /

(-Г +

1)

+ 8 ]

(6-2)

которая,

как

видно,

полностью

Рис. 6-4. Разрядное напряжение промежут­

ка

между

шарами

диаметром

50

см при

удовлетворяет

закону

подобия

раз­

промышленной

частоте

(нормальные атмо­

рядов.

/ — о п ы тн ая

сферные

условия).

эм п и ри ческой

Эта

формула

получена

для

к р и в а я ; 2 — р асч ет

по

ф о р м у л е

(6-2).

уединенных шаро'В, когда

влиянием

земли можно

пренебречь

и напря­

с рассчитанным по (6-2).

Как вид­

женности

поля

на

обоих

шарах

но,

при

малых расстояниях

между

в точности

одинаковы. В реальных

электродами расчет дает очень хо­

шаровых

промежутках

влиянием

рошее совпадение с опытными дан­

земли пренебрегать нельзя, так как

ными, так как влияние земли при

обычно

измеряемое

напряжение

таких

расстояниях

пренебрежимо

приложено

между

высоковольтным

мало.

Однако

при

расстояниях

выводом

и землей, поэтому один из

больше 20 см намечается расхожде­

измерительных

шаров должен

быть

ние опытных

и экспериментальных

заземлен. При

этом

картина

элек­

данных,

которое, постепенно

увели­

трического

п-оля

между

шарами

чивается

до

10%

при

расстоянии

приобретает

вид,

показанный

на

5 = 40 см.

рис. 6-3.

Заряд,

а

следовательно, и

Это

обстоятельство

привело

напряженность поля на незаземлен-

к необходимости

ввести определен­

ном ша.ре оказывается больше, чем

ные нормы на устройство шаровых

на

заземленном,

и

разряд

всегда

разрядников с тем, чтобы влияние

начинается

в точке Р на

поверхно­

земли во всех измерительных про­

сти незаземленного

шара, лежащей

межутках

было

бы

одинаковым.

на

оси промежутка

(вертикальное

По

международным

правилам

расположение

шаров)

или

в

непо­

устройство

шарового

разрядника

средственной близости от нее

(гори­

должно

удовлетворять

эскизным

зонтальное

расположение

шаров).

чертежам рис. 6-5,а или

б. Верти­

На

рис.

6-4

показано

сравнение

кальное

расположение

шаров

разрядного

напряжения

шарового

(.рис. 6-5,а)

наиболее часто употреб­

промежутка

диаметром

D = 50 см

ляется

при

измерении

больших

напряжений.

Для

измерения

отно­

сительно

низких напряжений

обыч­

но

используется

горизонтальное

расположение шаров (рис. 6-5,6),

при котором

перемещается

также

заземленный шар.

необходимой

Для

обеспечения

точности

измерений, помимо

ука­

занных на рис. 6-5 размеров, долж­

Рис.

6-3.

Картина

электрического

поля

ны быть также соблюдены расстоя­

ния А и В. Расстояние А есть высо­

в шаровом промежутке

с

одним заземлен­

ным шаром.

та

точки

Р на оси

незаземленного

Т аб л и ц а 6-1

Расстояния от измерительных шаров до поверхности земли и до посторонних предметов

Д и а м е т р	Н а и м ен ь ­	Н а и б о л ь ­	Н аи м ен ь ­
ш аров D,	ш ая вели ­	ш а я вели ­	ш ая вел и ­
см	чина А	чина А	чина В

«>,я>

6,25	7D	9D	14D
10— 15	6D	8D	12D
25	5D	7D	10D
50	4D	6D	8D
75	W	6D	8D
100	3,5D	5D	1D
150	3D	W	6D
.200	3D	4D	6D

зультаты

отдельных

измерений

обобщались

Международной

элек­

тротехнической комиссией, рекомен­

дующей

пользоваться

значениями

разрядных

напряжений,

приведен­

ными в табл. 6-2 и 6-3, которые со­

ставлены

применительно

к

нор­

мальным атмосферным

уелониям

(tf= 20° С,

р = 760 мм

рт. ст.).

При

других атмосферных

условиях

сле­

дует вносить поправку

на

относи­

тельную плотность воздуха в соот­

ветствии с табл. 3-2.

табл.

6-2 и

При рассмотрении

б)

6-3 обращает на себя внимание раз­

ница в разрядных напряжениях п.ри

Рис. 6-5. Эскиз стандартных шаровых

импульсной

-волне

положительной

измерительных промежутков.

полярности

и при

всех

остальных

Указанные на

чертеже

размеры

должны

удовлетворять требованиям табл. 6-1.

видах напряжения. Для объяснения

В Н — п ровод от

и сточн и ка

и зм ер я ем о го

н а п р я ж е ­

этой разницы прежде

всего

отме­

ния; Р — точка

м ак си м ал ь н о й н ап р я ж ен н о сти

на

тим, что при постоянном напряже­

п оверхности

н езазем л ен н о го

ш ар а .

нии разрядное напряжение шарово­

шара до земли. Размер В представ­

го (промежутка наиболее нестабиль­

но, поэтому

измерение

постоянного

ляет собой

радиус

сферы,

внутри

напряжения

происходит с

наимень­

которой не должно находиться ни­

шей точностью. По всей вероятно­

каких

посторонних

объектов. Реко­

сти это связано с тем, что находя­

мендуемые величины А. и В приве­

щиеся в воздухе пылинки, попадая

дены -в табл. 6-1.

этих

требова­

в электрическое

поле,

притягивают­

При выполнении

ся к одному

из электродов, оседают

ний измерение шарами

обеспечива­

на его поверхности и создают мест­

ет точность порядка 3% -при .напря­

ные усиления поля, способствующие

жении

промышленной

частоты

в

более раннему

развитию

разряда.

импульсах. При

постоянном

напря­

Поэтому

при постоянном

напряже­

жении

точность

измерений

значи­

нии независимо от полярности поль­

тельно

ниже.

напряжения

шаро­

зуются табл. 6-2, дающей меньшее

Разрядные

значение

разрядного

напряжения.

вых

промежутков

стандартного

При импульсах

(так

же

как и на­

устройства

исследовались

в

лабо­

пряжении

промышленной

частоты)

раториях многих

стран

мира. Ре­

в силу недостаточного времени осе­