Elektriskt beteende hos patronvärmare i vakuum – ljusbågsbildning, haveri och isolering
Lämna ett meddelande
Elektricitet fungerar annorlunda i vakuum än i luft. Frånvaron av gasmolekyler förändrar parametrarna för isolering, genombrottsspänning och ljusbågsbildning. För en patronvärmare som fungerar i vakuum är dessa elektriska faktorer lika avgörande som hur bra den fungerar termiskt. Om du inte uppmärksammar dem, inträffar misslyckanden snabbt, dramatiskt och skadar ofta hela systemet.
Atmosfärens dielektriska styrka i luften fungerar som en slags isolering mellan ledare. Luft klarar många tusen volt per millimeter innan den går sönder vid normalt tryck. När det inte finns några gasmolekyler att jonisera, förändras nedbrytningsprocessen i ett vakuum. Fältutsläpp och partikelstartade processer- orsakar vakuumnedbrytning. För små luckor kan spänningskapaciteten vara lägre än i luft.
Detta ändrar utformningen av terminalen för en patronvärmare. Terminaler som är välisolerade i luft kan båga över i ett vakuum, särskilt vid höga temperaturer där gaser strömmar ut och material förändras. Vakuumpatronvärmare använder längre krypvägar, som är längre sträckor längs isolerande ytor, för att inte gå sönder. Keramiska isolatorer med komplicerade former gör den effektiva vägen längre utan att göra den fysiska storleken större.
Värmepatronens isoleringsmotstånd minskar också. Magnesiumoxid är en utmärkt isolator, men dess resistivitet kan variera beroende på temperatur och vakuummiljö. Viss jonledning kan ske i vakuum vid höga temperaturer, vilket gör isoleringen mindre effektiv. Denna påverkan minskas genom att använda hög-ren MgO med få föroreningar.
En annan sak att tänka på är Paschens lag, som säger att genomslagsspänningen beror på trycket och avståndet mellan de två punkterna. I övergångszonen mellan atmosfär och högvakuum, som är runt 0,1 till 10 torr, kan genomslagsspänningarna vara lägre än i båda ändar. Om en patronvärmare fungerar i detta tryckområde när pumpen är nere eller tanken fylls på, måste avståndet och isoleringen av terminalerna vara mycket försiktiga.
Själva ledningstrådarna måste kunna hantera ett vakuum. Standardtrådisolering kan gå sönder eller släppa ut gas. Keramisk -isolerad tråd eller nakna ledare med keramiska pärlor används för patronvärmare med interna ledningar som utsätts för vakuum. Anslutningarna bör vara tillräckligt starka för att hålla emot värmecykling utan att lossna.
Jordning är mycket viktigt i ett vakuum. I en vakuumkammare kommer alla elektriska defekter att försöka hitta jord, och den vägen kan gå genom känslig utrustning eller instrument. Patronens värmemantel och kammaren bör vara ordentligt jordade så att felström kan flyta säkert. En stor del av tiden inkluderar styrsystemet jordfelsdetektering och avbrott.
Ett av de vanligaste elektriska problemen med vakuumpatronvärmare, baserat på erfarenhet, är inte ljusbågsbildning eller haveri, utan enkla öppna kretsar som produceras av att motståndstråden blir för varm. Tråden åldras och blir sprödare snabbare när den är i vakuum. Att använda tjockare trådar och bättre metaller gör att saker och ting håller längre.
Kort sagt, hur en patronvärmare fungerar i vakuum är en komplicerad blandning av material, former och tryck. För tillförlitlig drift måste varje del av systemet planeras noggrant, från utformningen av terminalerna till valet av isolering till jordningen. Elektriska tester under simulerade vakuumförhållanden ger dig förtroende för att patronvärmaren kommer att fungera som den ska för viktiga användningsområden.
