د ترانسفورمرانو پراکټيکي کارونه د پاور الکترونیکس کې څه دي؟
1. اصول کاری فاصله شمعک
فاصله شمعک بر اساس اصول تخلیه گاز کار میکند. هنگامی که ولتاژ کافی بین دو الکترود اعمال میشود، گاز بین الکترودها یونیزه میشود و کانال رسانایی تشکیل میدهد و در نتیجه تخلیه شمعک رخ میدهد. این فرآیند مشابه پدیده تخلیه که بین ابرها و زمین در طول برق اتفاق میافتد است. یونیزه شدن گاز به این دلیل است که قدرت میدان الکتریکی به اندازه کافی قوی است تا الکترونهای موجود در مولکولهای گاز انرژی کافی را به دست آورند تا از بندگی اتم یا مولکول آزاد شوند و الکترونهای آزاد و یونها را تشکیل دهند. این الکترونهای آزاد و یونها تحت تأثیر میدان الکتریکی شتاب میگیرند، با سایر مولکولهای گاز برخورد میکنند، فرآیندهای یونیزه شدن بیشتری را ایجاد میکنند و در نهایت منجر به شکست گاز و تشکیل تخلیه شمعک میشوند.
بر اساس قانون پاشن، ولتاژ شکست گاز تابع فشار گاز، فاصله الکترودها و نوع گاز است. با توجه به نوع خاصی از گاز و فشار، رابطه معینی بین فاصله الکترودها و ولتاژ شکست وجود دارد. به طور کلی، هرچه فاصله الکترودها بیشتر باشد، ولتاژ شکست بالاتر خواهد بود.
2. روشهای اساسی استفاده از فاصله شمعک برای تعیین ولتاژ
کالیبراسیون دستگاه فاصله شمعک
ابتدا لازم است فاصله شمعک را با استفاده از ولتاژ شناخته شده کالیبره کنیم. میتوان از منبع ولتاژ استاندارد، مانند ژنراتور ولتاژ DC یا AC با دقت بالا استفاده کرد و آن را به الکترودهای فاصله شمعک متصل کرد. ولتاژ را به تدریج افزایش دهید تا تولید شمعک مشاهده شود و ولتاژ و فاصله الکترودهای متناظر در این زمان را ثبت کنید. برای مثال، برای فاصله شمعک با هوا به عنوان مedium، وقتی فاصله الکترودها 1 میلیمتر است، ولتاژ شکست اندازهگیری شده با استفاده از منبع ولتاژ استاندارد 3 کیلوولت است، بنابراین یک نقطه داده کالیبراسیون به دست میآید.
با تغییر فاصله الکترودها و تکرار فرآیند فوق، مجموعهای از دادههای ولتاژ شکست مربوط به فواصل مختلف الکترودها به دست میآید و منحنی رابطه بین فاصله الکترودها و ولتاژ شکست رسم میشود. این منحنی یک پایه کالیبراسیون برای اندازهگیری ولتاژ ناشناخته بعدی فراهم میکند.
اندازهگیری ولتاژ ناشناخته
هنگام تعیین ولتاژ ناشناخته، منبع ولتاژ ناشناخته را به دستگاه فاصله شمعک کالیبره شده متصل کنید. ولتاژ را به تدریج افزایش دهید تا تخلیه شمعک مشاهده شود. فاصله الکترودها در این زمان را اندازهگیری کنید و سپس با توجه به منحنی کالیبراسیون قبلی، ولتاژ متناظر را پیدا کنید. این ولتاژ تقریباً ولتاژ ناشناخته است. برای مثال، هنگام اندازهگیری ولتاژ یک پالس ولتاژ بالا، اگر تولید شمعک در فاصله الکترود 2 میلیمتر مشاهده شود و ولتاژ متناظر از منحنی کالیبراسیون 6 کیلوولت باشد، ولتاژ پالس ولتاژ بالا تقریباً 6 کیلوولت تعیین میشود.
3. احتیاطها و منابع خطا
تأثیر شرایط گاز: نوع، فشار و رطوبت گاز میتواند تأثیر قابل توجهی بر ولتاژ شکست داشته باشد. برای مثال، در محیط با رطوبت بالا، افزایش مقدار بخار آب در هوا ولتاژ شکست گاز را کاهش میدهد. بنابراین، در طول فرآیند اندازهگیری، لازم است شرایط گاز را تا حد ممکن ثابت نگه دارید. اگر امکان دارد، بهتر است اندازهگیری را در فشار جوی استاندارد و در محیط خشک انجام دهید یا اصلاحاتی برای تغییرات شرایط گاز انجام دهید.
تأثیر شکل و وضعیت سطح الکترودها: شکل (مانند کروی، سوزنی، صفحهای و غیره) و وضعیت سطح (مانند خشونت، وجود لایههای اکسید و غیره) الکترودها نیز تأثیر قابل توجهی بر ولتاژ شکست فاصله شمعک دارد. شکلهای مختلف الکترودها منجر به توزیع نامساوی میدان الکتریکی میشود و در نتیجه ولتاژ شکست را تغییر میدهند. برای مثال، ساختار الکترود سوزن-صفحه دارای میدان الکتریکی متمرکز در نوک الکترود سوزنی است که آن را آسانتر برای شکست میکند و ولتاژ شکست آن نسبتاً کمتر است. خشونت و لایههای اکسید روی سطح الکترود ممکن است گاز مولکولها را جذب کنند یا توزیع میدان الکتریکی را تغییر دهند. بنابراین، در طول فرآیند اندازهگیری، لازم است همگونی شکل و وضعیت سطح الکترودها را تضمین کنید یا این عوامل را در نظر بگیرید و اصلاحاتی انجام دهید.
محدودیتهای دقت اندازهگیری: اندازهگیری ولتاژ با استفاده از فاصله شمعک یک روش نسبتاً ساده است و دقت آن توسط عوامل متعددی محدود میشود. علاوه بر شرایط گاز و عوامل الکترودی ذکر شده، تخلیه شمعک خود یک فرآیند لحظهای و تصادفی است که کنترل و اندازهگیری دقیق آن دشوار است. علاوه بر این، در شرایط ولتاژ بالا، ممکن است تخلیههای چندگانه یا قوسهای مداوم رخ دهند که دقت نتایج اندازهگیری را نیز تحت تأثیر قرار میدهند. بنابراین، این روش معمولاً برای برآورد تقریبی ولتاژ و نه برای اندازهگیری ولتاژ با دقت بالا استفاده میشود.
