Ano ang mga praktikal na gamit ng mga transformer sa power electronics?

1. Paggana ng Spark Gap

Ang spark gap ay gumagana batay sa prinsipyong paglabas ng gas. Kapag ang sapat na mataas na boltaje ay inilapat sa pagitan ng dalawang elektrodo, ang gas sa pagitan ng mga ito ay ionized, bumubuo ng isang conductive channel, at kaya nangyayari ang spark discharge. Ang prosesong ito ay katulad ng paglabas na nangyayari sa pagitan ng mga ulap at lupa kapag may kidlat. Ang ionization ng gas ay dahil sa katalinuhan ng electric field strength na nagbibigay-daan para sa mga elektron sa mga gas molecule na makakuha ng sapat na enerhiya upang makalaya mula sa pagkakakulong ng mga atomo o molekula, bumubuo ng malayang elektron at ions. Ang mga malayang elektron at ions na ito ay lumilipas sa ilalim ng pwersa ng electric field, sumisipa sa iba pang gas molecules, bumubuo ng mas maraming ionization processes, at sa huli ay nagdudulot ng pagkasira ng gas at pagkabuo ng spark discharge.

Ayon sa Batas ni Paschen, ang breakdown voltage ng isang gas ay isang function ng presyon ng gas, distansiya ng elektrodo, at uri ng gas. Sa isang tiyak na uri ng gas at presyon, mayroong isang tiyak na relasyon sa pagitan ng distansiya ng elektrodo at breakdown voltage. Sa pangkalahatan, ang mas malaking distansiya ng elektrodo, ang mas mataas ang breakdown voltage.

2. Pamamaraan ng Paggamit ng Spark Gap upang Tukuyin ang Boltaje

Pagtukoy ng Spark Gap Device

Una, kinakailangang i-calibrate ang spark gap gamit ang isang kilalang voltaje. Maaaring gamitin ang isang standard na pinagmulan ng voltaje, tulad ng high-precision DC o AC voltage generator, at ikonekta ito sa mga elektrodo ng spark gap. Paunlarin ang voltaje hanggang sa makita ang spark generation, at irekord ang halaga ng voltaje at ang tiyak na distansiya ng elektrodo sa oras na ito. Halimbawa, para sa isang spark gap na may air bilang medium, kapag ang distansiya ng elektrodo ay 1 mm, ang sukatin na breakdown voltage gamit ang standard na pinagmulan ng voltaje ay 3 kV, kaya nabubuo ang isang calibration data point.

Sa pamamagitan ng pagbabago ng distansiya ng elektrodo at pagsasauli ng proseso, maaaring makamit ang serye ng breakdown voltage data na tumutugon sa iba't ibang distansiya ng elektrodo, at ma-plot ang relasyon curve sa pagitan ng distansiya ng elektrodo at breakdown voltage. Ito ay nagbibigay ng calibration basis para sa susunod na pagsukat ng hindi alam na voltaje.

Pagsukat ng Hindi Alam na Voltaje

Kapag tinitiyak ang hindi alam na voltaje, ikonekta ang hindi alam na pinagmulan ng voltaje sa calibrated spark gap device. Paunlarin ang voltaje hanggang sa makita ang spark discharge. Sukatin ang distansiya ng elektrodo sa oras na ito, at pagkatapos ay batay sa na-plot na calibration curve, hanapin ang tumutugon na halaga ng voltaje. Ang halaga ng voltaje na ito ay humigit-kumulang ang hindi alam na voltaje. Halimbawa, kapag sinusukat ang voltaje ng isang high-voltage pulse, kung makikita ang spark generation kapag ang distansiya ng elektrodo ay 2 mm, at ang nakuhang voltaje mula sa calibration curve ay 6 kV, kaya ang voltaje ng high-voltage pulse ay itinuturing na humigit-kumulang 6 kV.

3. Precautions at Mga Pinagmulan ng Error

Pagganap ng Gas Conditions: Ang uri, presyon, at humidity ng gas ay maaaring magkaroon ng malaking epekto sa breakdown voltage. Halimbawa, sa isang mataas na humidity na kapaligiran, ang pagtaas ng water vapor content sa hangin ay mababawasan ang breakdown voltage ng gas. Kaya, sa proseso ng pagsukat, kinakailangan na panatilihin ang gas conditions na mahigpit na stable. Kung posible, pinakamahusay na gawin ang pagsukat sa ilalim ng standard atmospheric pressure at sa isang dry environment, o gawin ang mga correction para sa mga pagbabago sa gas conditions.

Pagganap ng Hugis at Kalidad ng Elektrodo: Ang hugis (tulad ng spherical, needle-shaped, flat-plate-shaped, etc.) at kalidad ng ibabaw (tulad ng roughness, presence of oxide layers, etc.) ng mga elektrodo ay magbibigay din ng epekto sa breakdown voltage ng spark gap. Ang iba't ibang hugis ng elektrodo ay magresulta sa hindi pantay na distribution ng electric field, na siyang nagbabago sa breakdown voltage. Halimbawa, ang needle-plate electrode structure ay may concentrated electric field sa tip ng needle electrode, na nagpapadali nito sa breakdown, at ang breakdown voltage nito ay mas mababa. Ang roughness at oxide layers sa ibabaw ng elektrodo maaaring sumipsip ng gas molecules o baguhin ang distribution ng electric field. Kaya, sa proseso ng pagsukat, kinakailangan na siguraduhin ang konsistensiya ng hugis at kalidad ng ibabaw ng elektrodo, o isama ang mga factor na ito at gawin ang mga correction.

Limitasyon ng Katumpakan ng Pagsukat: Ang pagsukat ng voltaje gamit ang spark gap ay isang medyo kasarinlan na pamamaraan, at ang katumpakan nito ay limitado ng maraming factor. Bukod sa nabanggit na gas conditions at elektrodo factors, ang spark discharge mismo ay isang instantaneous at medyo random na proseso na mahirap kontrolin at sukatin nang tumpak. Bukod dito, sa mataas na voltaje, maaaring magkaroon ng multiple discharges o continuous arcs, na siyang mag-aapekto rin sa katumpakan ng resulta ng pagsukat. Kaya, ang pamamaraang ito ay karaniwang ginagamit para sa kasarinlan na estimate ng voltaje kaysa sa high-precision na pagsukat ng voltaje.