Какви са практическият приложения на трансформаторите в електрониката за енергия?

1. Принцип на действие на искровия разход

Искровият разход работи въз основа на принципа на газов разряд. Когато достатъчно високо напрежение се приложи между два електрода, газът между електродите се ионизира, формирайки проводим канал, и така се осъществява искров разряд. Този процес е подобен на разрядния феномен, който се наблюдава между облаци и земята по време на мълния. Ионизацията на газа е резултат от това, че силата на електричното поле е достатъчно силна, за да позволи на електроните в газовите молекули да получат достатъчна енергия, за да се освободят от връзката с атомите или молекулите, формирайки свободни електрони и йони. Тези свободни електрони и йони се ускоряват под действието на електричното поле, сблъсват се с други газови молекули, пораждайки още повече ионизационни процеси, и в крайна сметка довеждайки до пробиване на газа и образуване на искров разряд.

Според законът на Пашен, пробивното напрежение на газа е функция от налягането на газа, разстоянието между електродите и типа газ. При даден тип газ и налягане, има определена връзка между разстоянието между електродите и пробивното напрежение. Обикновено, колкото по-голямо е разстоянието между електродите, толкова по-високо е пробивното напрежение.

2. Основни методи за използване на искровия разход за определяне на напрежението

Калибриране на устройството за искров разход

Първо, е необходимо да се калибрира искровият разход с известно напрежение. Може да се използва стандартен източник на напрежение, като високоточен DC или AC генератор на напрежение, и да се свърже с електродите на искровия разход. Постепенно увеличете напрежението, докато не наблюдавате генериране на искра, и запишете стойността на напрежението и съответното разстояние между електродите в този момент. Например, за искров разход с въздух като среда, когато разстоянието между електродите е 1 мм, пробивното напрежение, измерено с стандартния източник на напрежение, е 3 кВ, и така се получава точка за калибриране.

Променяйки разстоянието между електродите и повторявайки горния процес, може да се получи серия от данни за пробивното напрежение, съответстващи на различни разстояния между електродите, и да се начертае връзката между разстоянието между електродите и пробивното напрежение. Това предоставя основа за калибриране при последващото измерване на неизвестно напрежение.

Измерване на неизвестното напрежение

При определянето на неизвестно напрежение, свържете неизвестния източник на напрежение с калибрираното устройство за искров разход. Постепенно увеличете напрежението, докато не наблюдавате искров разряд. Измерете разстоянието между електродите в този момент, и след това, според предварително начертаната калибрационна крива, намерете съответната стойност на напрежението. Тази стойност на напрежението е приблизително равно на неизвестното напрежение. Например, при измерване на напрежението на високоволтов импулс, ако се наблюдава генериране на искра при разстояние между електродите 2 мм, и съответното напрежение, получено от калибрационната крива, е 6 кВ, то напрежението на високоволтовия импулс се определя като приблизително 6 кВ.

3. Предпазни мерки и източници на грешки

Влияние на газовите условия: Видът, налягането и влажността на газа могат значително да повлияят на пробивното напрежение. Например, във високовлажен околната среда, увеличението на съдържанието на воден пар във въздуха ще понижи пробивното напрежение на газа. Ето защо, по време на измерването, е необходимо да се поддържат газовите условия възможно най-стабилни. Ако е възможно, най-добре е да се проведе измерването при стандартно атмосферно налягане и в суха среда, или да се направят корекции за промените в газовите условия.

Влияние на формата и повърхностното състояние на електродите: Формата (като сфера, игла, плочка и т.н.) и повърхностното състояние (като шероховатост, наличие на оксидни слоеве и т.н.) на електродите също влияят на пробивното напрежение на искровия разход. Различните форми на електродите водят до неравномерно разпределение на електричното поле, което изменя пробивното напрежение. Например, конструкцията на игловиден-плочков електрод има концентрирано електрично поле във върха на игловидния електрод, което прави системата по-склонна към пробив, и нейното пробивно напрежение е относително ниско. Шероховатостта и оксидните слоеве на повърхността на електродите може да адсорбират газови молекули или да изменят разпределението на електричното поле. Ето защо, по време на измерването, е необходимо да се осигури съответствието на формата и повърхностното състояние на електродите, или да се вземат предвид тези фактори и да се направят корекции.

 Ограничения на точността на измерването: Измерването на напрежението с помощта на искров разход е относително груб метод, и неговата точност е ограничена от много фактори. Освен вече споменатите газови условия и фактори, свързани с електродите, самият искров разряд е моментален и доста случаен процес, който е трудно точно контролируем и измерим. Освен това, в условията на високи напрежения, може да се наблюдават многократни разряди или продължителни дъги, които също влияят на точността на резултатите от измерването. Затова този метод обикновено се използва за приблизителна оценка на напрежението, а не за високоточно измерване на напрежението.