Електрическо поведение на патронни нагреватели във вакуум – дъгова дъга, повреда и изолация

Електричеството действа различно във вакуум, отколкото във въздуха. Отсъствието на газови молекули променя параметрите за изолация, пробивно напрежение и дъгова дъга. За патронен нагревател, който работи във вакуум, тези електрически фактори са също толкова важни, колкото и колко добре работи топлинно. Ако не им обръщате внимание, сривовете се случват бързо, драматично и често вредят на цялата система.

Диелектричната якост на атмосферата във въздуха действа като вид изолация между проводниците. Въздухът може да понесе много хиляди волта на милиметър, преди да се разпадне при нормално налягане. Когато няма газови молекули за йонизиране, процесът на разпадане се променя във вакуум. Полевите емисии и процесите,-инициирани от частици, причиняват прекъсване на вакуума. За малки пропуски способността за поносимост на напрежението може да бъде по-ниска, отколкото във въздуха.


Това променя дизайна на терминала за патронен нагревател. Клеми, които са добре изолирани във въздуха, могат да образуват дъга във вакуум, особено при високи температури, където излизат газове и материалите се променят. Вакуумните патронни нагреватели използват по-дълги пътища на пълзене, които са по-дълги разстояния по протежение на изолационни повърхности, за да предпазят от разрушаване. Керамичните изолатори със сложни форми правят ефективния път по-дълъг, без да увеличават физическия размер.

Изолационното съпротивление на патрона на нагревателя също е намалено. Магнезиевият оксид е чудесен изолатор, но неговото съпротивление може да се промени в зависимост от температурата и вакуумната среда. Известна йонна проводимост може да се случи във вакуум при високи температури, което прави изолацията по-малко ефективна. Това въздействие се намалява чрез използване на високо-чист MgO с малко примеси.

Друго нещо, за което трябва да помислите, е законът на Paschen, който казва, че пробивното напрежение зависи от налягането и разстоянието между двете точки. В преходната зона между атмосфера и висок вакуум, която е около 0,1 до 10 тора, пробивните напрежения могат да бъдат по-ниски, отколкото в двата края. Ако патронен нагревател работи в този диапазон на налягане, когато помпата е изключена или резервоарът се пълни, разстоянието и изолацията на клемите трябва да бъдат много внимателни.

Самите водещи проводници трябва да могат да издържат на вакуум. Стандартната изолация на проводника може да се счупи или да изпусне газ. Керамично{2}}изолиран проводник или голи проводници с керамични зърна се използват за патронни нагреватели с вътрешни проводници, които са изложени на вакуум. Връзките трябва да са достатъчно здрави, за да издържат на топлинен цикъл, без да се разхлабват.

Заземяването е много важно във вакуум. Във вакуумна камера всеки електрически дефект ще се опита да намери земята и този път може да премине през чувствително оборудване или инструменти. Обвивката на нагревателя на касетата и камерата трябва да бъдат правилно заземени, така че токът на повреда да може да тече безопасно. През много време системата за управление включва откриване и прекъсване на повреда в земята.

Един от най-разпространените електрически проблеми с нагревателите с вакуумни патрони, въз основа на опита, не е дъгата или повредата, а обикновените отворени вериги, причинени от прекалено нагряване на съпротивителния проводник. Жицата остарява и става по-чуплива по-бързо, когато е във вакуум. Използването на по-дебели проводници и по-добри метали прави нещата по-дълготрайни.

Накратко, начинът, по който патронният нагревател работи във вакуум, е сложна комбинация от материали, форми и налягане. За надеждна работа всяка част от системата трябва да бъде внимателно планирана, от дизайна на клемите до избора на изолация до заземяването. Електрическото тестване при симулирани вакуумни условия ви дава увереност, че патронният нагревател ще работи както трябва за важни приложения.