Dönüşümcülerin elektrik elektronik alanında praktiksel kullanım alanları nelerdir

1. İletken Boşluğun Çalışma Prensibi

İletken boşluk, gazın serbest kalması prensibine dayanarak çalışır. İki elektrot arasında yeterince yüksek bir gerilim uygulandığında, elektrotlar arasındaki gaz iyonize olur, iletken bir kanal oluşturur ve bu şekilde parazik devre gerçekleşir. Bu süreç, yıldırım sırasında bulutlar ve yer arasında oluşan serbest kalma fenomenine benzerdir. Gazın iyonizasyonu, elektrik alan gücünün gaz moleküllerindeki elektronların atom veya moleküllerin bağlarından kopmak için yeterli enerjiyi elde etmesini sağlayacak kadar güçlü olması nedeniyledir. Bu özgür elektronlar ve iyonlar, elektrik alan etkisiyle hızlanır, diğer gaz moleküllerine çarpar, daha fazla iyonizasyon süreci oluşturur ve sonunda gazın bozulmasına ve parazik devrenin oluşmasına yol açar.

Paschen'in yasasına göre, bir gazın bozulma gerilimi, gaz basıncı, elektrot aralığı ve gaz türüne bağlıdır. Belirli bir gaz türü ve basıncı verildiğinde, elektrot aralığı ile bozulma gerilimi arasında belirli bir ilişki vardır. Genel olarak, elektrot aralığı ne kadar büyükse, bozulma gerilimi o kadar yüksektir.

2. İletken Boşluğu Kullanarak Gerilimin Belirlenmesi İçin Temel Yöntemler

İletken Boşluğu Cihazının Kalibrasyonu

Öncelikle, bilinen bir gerilim kullanarak iletken boşluğu kalibre edilmelidir. Yüksek hassasiyetli DC veya AC gerilim jeneratörü gibi standart bir gerilim kaynağı kullanılabilir ve iletken boşluğun elektrotlarına bağlanır. Gerilim yavaşça artırılır, parazik devre gözlemlenecek kadar yükseltilir ve bu zaman dilimindeki gerilim değeri ve karşılık gelen elektrot aralığı kaydedilir. Örneğin, ortam hava olan bir iletken boşlukta, elektrot aralığı 1 mm olduğunda, standart gerilim kaynağı kullanılarak ölçüm yapılan bozulma gerilimi 3 kV ise, böylece bir kalibrasyon veri noktası elde edilir.

Elektrot aralığını değiştirerek ve yukarıdaki işlemi tekrarlayarak, farklı elektrot aralıklarına karşılık gelen bir dizi bozulma gerilimi verisi elde edilebilir ve elektrot aralığı ile bozulma gerilimi arasındaki ilişki eğrisi çizilebilir. Bu, bilinmeyen bir gerilimin sonraki ölçümü için kalibrasyon temeli sağlar.

Bilinmeyen Gerilimin Ölçülmesi

Bilinmeyen bir gerilimi belirlerken, bilinmeyen gerilim kaynağını kalibre edilmiş iletken boşluğu cihazına bağlayın. Gerilimi yavaşça artırın, parazik devre gözlemlenecek kadar yükseltin. Bu zamandaki elektrot aralığını ölçün ve daha önce çizilen kalibrasyon eğrisine göre karşılık gelen gerilim değerini bulun. Bu gerilim değeri, yaklaşık olarak bilinmeyen gerilimdir. Örneğin, yüksek gerilimli bir darbe gerilimini ölçerken, elektrot aralığı 2 mm olduğunda parazik devre gözlemlendiği ve kalibrasyon eğrisinden elde edilen karşılık gelen gerilim 6 kV ise, yüksek gerilimli darbenin gerilimi yaklaşık olarak 6 kV olarak belirlenir.

3. Önlemler ve Hata Kaynakları

Gaz Koşullarının Etkisi: Gazın türü, basıncı ve nem oranı, bozulma gerilimini önemli ölçüde etkileyebilir. Örneğin, yüksek nemli bir ortamda, havadaki su buharı içeriğinin artması gazın bozulma gerilimini düşürebilir. Bu nedenle, ölçüm sürecinde gaz koşullarının mümkün olduğunca istikrarlı tutulması gerekir. Mümkün olduğu kadar, ölçümü standart atmosfer basıncında ve kurumış bir ortamda yapmak veya gaz koşullarındaki değişiklikler için düzeltme yapmak en iyisidir.

Elektrot Şekli ve Yüzey Koşullarının Etkisi: Elektrotların şekli (örneğin, küresel, iğne şeklinde, düz plaka şeklinde vb.) ve yüzey durumu (örneğin, pürüzlülük, oksit tabakalarının varlığı vb.) iletken boşluğun bozulma gerilimini de etkiler. Farklı şekillerdeki elektrotlar, elektrik alan dağılımını eşit olmayacak şekilde değiştirebilir, bu da bozulma gerilimini değiştirir. Örneğin, iğne-plaka elektrot yapısı, iğne elektrotun ucundaki elektrik alan yoğunluğunu artırır, bu nedenle daha kolay bozulur ve bozulma gerilimi nispeten düşüktür. Elektrot yüzeyindeki pürüzlülük ve oksit tabakaları, gaz moleküllerini emdirebilir veya elektrik alan dağılımını değiştirebilir. Bu nedenle, ölçüm sürecinde elektrot şeklinin ve yüzey durumunun tutarlı olmasını sağlamak veya bu faktörleri dikkate alıp düzeltme yapmak gerekir.

 Ölçüm Hassasiyetinin Sınırları: İletken boşluğu kullanarak gerilim ölçümü, nispeten ham bir yöntemdir ve hassasiyeti birçok faktöre bağlıdır. Yukarıda bahsedilen gaz koşulları ve elektrot faktörlerinin yanı sıra, parazik devre kendisi anlık ve rastgele bir süreçtir, bu nedenle tam olarak kontrol edilmesi ve ölçülmesi zordur. Ayrıca, yüksek gerilim durumlarında, birden fazla devre veya sürekli ark oluşabilir, bu da ölçüm sonuçlarının doğruluğunu etkileyebilir. Bu nedenle, bu yöntem genellikle yüksek hassasiyetli gerilim ölçümü için değil, gerilimin kaba tahmininde kullanılır.