Vaihtojännitepystyttävyys ja vastatoimet AC-vakuumpotentiaaleissa

Toiminnassa vaihtovirtajatkovaljot altistuvat usein erilaisille ylivoltteille, kuten ukkosylikirjoille ja kytkentäylivoltteille. Siksi vaihtovirtajatkovaljot on oltava kykenevä käsittelemään tietty määrä ylivolttia.

Vaihtovirtajatkovaljon rakenne koostuu tyhjiökatkaisusta (sen rakenne näkyy kuvassa 1), kuorista, sähkömagneettisesta järjestelmästä, toissijaisesta piiristä ja muista komponenteista. Näistä tyhjiökatkaisu on vaihtovirtajatkovaljon "sydän", ja sen suorituskyky vaikuttaa suoraan valjon ylikirjoittamiskykyyn.

1. Vaikutustekijät ja vaarat

Kun tyhjiökatkaisun suunnittelu ja valmistus on valmis, sen liukuvan ja staattisen yhteyden välinen kuilu d  pysyy muuttumattomana. Siksi kuilun rikkoutumispotentiaali riippuu pääasiassa paineesta p, eli tyhjiökatkaisun tyhjiöstasosta. Kun tyhjiötaso on suhteellisen korkea, elektronien suhteellinen tiheys on hyvin alhainen, ja luonnollisesti varautuneiden osasten määrä on myös pieni. Kaasun purkemiskyky on hyvin heikko, joten rikkoutumispotentiaali on suuri, ja tyhjiökatkaisun ylikirjoittamiskyky on vahva. Teoreettisesti siis mitä korkeampi tyhjiötaso, sitä alhaisempi paine, sitä suurempi dielektrinen kestävyys yhteyden kuilussa, sitä suurempi rikkoutumispotentiaali, sitä vahvempi tyhjiökatkaisun ylikirjoittamiskyky, ja tässä vaiheessa vuodatusvirran on oltava pieni.

Tyhjiökatkaisun ylikirjoittamiskykyä vaikuttavat tekijät, paitsi yhteyden kuilussa olevat varautuneet osastot (tyhjiötaso on keskeinen tekijä), ovat myös yhteydessä tyhjiökatkaisun ulkokuoriin. Kuvassa 1 nähdään, että tyhjiökatkaisun ulkokuori on tehty keramiikasta tai lasista. Koska keramiikka ja lasi ovat molemmat vedenvaimoja eristäviä materiaaleja, ne kykenevät voimakkaasti imeämään vettä, ja vesi imee impuriteetteja. Sovellettavan jännitteen vaikutuksessa nämä impuriteetit ionisoituvat helposti varautuneiksi osastoksiin ja aiheuttavat pintapurkauksen, mikä vähentää tyhjiökatkaisun ylikirjoittamiskykyä. Tällöin kuoren eristävä kyky heikkenee, ja vuodatusvirta kasvaa.

Sovellettavan jännitteen vaikutuksessa tyhjiökatkaisun päättyyhteyden kuilu ja tyhjiökatkaisun ulkokuori muodostavat rinnankytkennän. Jos tyhjiökatkaisun pintapurkauksen kehittyy kirkkaaksi sytteeksi, se tarkoittaa, että tyhjiökatkaisu rikkoutuu ulkokuoren pinnalla, mikä vaikuttaa vakavasti tyhjiökatkaisun eristävään kykyyn. Lisäksi vaihtovirtajatkovaljoissa ulkokuoren laatu on myös tekijä, joka vaikuttaa sen ylikirjoittamiskykyyn.

2. Parannuskeinot

Koska vaihtovirtajatkovaljon ylikirjoittamiskyky riippuu pääasiassa tyhjiökatkaisusta, ja tyhjiökatkaisun ylikirjoittamiskykyä vaikuttavat tekijät sisältävät katkaisun sisäiset ja ulkopuoliset tekijät, parannuskeinoja tulisi toteuttaa näiltä kahdelta kannalta.

Ensiksi, tyhjiökatkaisun sisäisestä näkökulmasta huomioon tulisi ottaa seuraavat näkökohdat:

Paranna yhteyksien fysikaalista rakennetta, jotta tyhjiökatkaisun sähkökenttä olisi mahdollisimman tasainen. Kun tyhjiökatkaisun yhteyden kuilu on määrätty, sähkökentän jakautumisen parantaminen katkaisussa tasaisemmaksi auttaa parantamaan tyhjiökatkaisun ylikirjoittamiskykyä ja vähentämään vuodatusvirran.

Käytännössä ensiksi yhteyksien paksuus tulisi lisätä sopivasti, ja yhteyksien terävät kulmat ja reunat pyöristää, jotta näiden osien sähkökentän jakautuminen ei ole liian kokoontunut, mikä auttaa parantamaan tyhjiökatkaisun ylikirjoittamiskykyä. Lisäksi korkean jännitteen ja suuren kapasiteetin tyhjiökatkaisuissa pitäisi suunnitella tasauskilpeä yhteysten ympärille, ja aputasauskilpeä tasauskilven päässä, jotta sähkökentän jakautuminen yhteyden lähellä parantuisi tehokkaasti. Loppukilpien suunnittelu tyhjiökatkaisun molempien pääjen lähellä voi tehokkaasti vähentää sähkökentän intensiteettiä tyhjiökatkaisun päässä.

Paranna tyhjiötasoa. Tyhjiötaso on tärkeä parametri, joka heijastaa tyhjiökatkaisun laatua. Hyväksytyn tyhjiökatkaisun tyhjiötasolla on rajat, 10^-4~ 10^-2 Pa, eli 10^-6~10^-4 mmHg. Kuvassa 2 nähdään, että kun tyhjiökatkaisun paine on suurempi kuin 10^-2 Pa, sen ylikirjoittamiskyky laskee nopeasti.

Yhteyden pinta tulisi olla sileä ja tasainen. Tarvittaessa yhteyden pinnan epäreilikset pitäisi poistaa hoidon avulla.

Paranna samankeskisyys. Ohjauskypärä voi tehokkaasti taata tyhjiökatkaisun samankeskisyyden, mutta joskus samankeskisyys ei ole vielä parhaassa tilassa, ja sitä on säädettävä huolellisesti. Samankeskisyyden parantaminen takaa tehokkaan yhteyden liukuvan ja staattisen yhteyden välillä, mikä vähentää yhteyden vastusta, vähentää lämpöä, joka syntyy yhteyksien suljetessa, ja tehokkaasti vähentää pintavaurioita, jotka aiheutuvat liittymäpurkauksessa yhteyksien avaessa.

Toiseksi, tyhjiökatkaisun ulkokuoren näkökulmasta huomioon tulisi ottaa seuraavat näkökohdat:

• Lisää kertymäetäisyys. Erityisesti tuotteen miniaturisoinnin tapauksessa tämä tavoite voidaan saavuttaa tehokkaasti suunnittelemalla ulkokuori aaltoittuun muotoon.

• Pidä ulkokuori puhtaana ja kiinnitä huomiota käyttöympäristöön. Erityisesti ulkona käytettyihin tyhjiökytkimiin saasteisten ja kosteiden ympäristöjen tapauksessa on otettava toimenpiteitä pitää ulkokuori puhtaana.

• Korkean jännitteen ja suuren kapasiteetin tyhjiökatkaisuissa silikoniöljyn lisääminen tyhjiökatkaisun ulkopintaa ja eristävää porseleekinkypärää välillä voi tehokkaasti parantaa tyhjiökatkaisun ulkopinnan eristävää vahvuutta. Lisäksi on valittava eristävää vahvuutta korkeita materiaaleja parantaakseen vaihtovirtajatkovaljon ulkokuoren ylikirjoittamiskykyä.

3. Johtopäätös

Tyhjiökatkaisun sisäisen eristävän vahvuuden parantamalla, tyhjiökatkaisun ulkokuoren pintakonduktiviteetin vähentämällä ja parantamalla vaihtovirtajatkovaljon ulkokuoren ylikirjoittamiskykyä, voidaan merkittävästi parantaa vaihtovirtajatkovaljon ylikirjoittamiskykyä ja tuotteen laatua.