Ηλεκτρική συμπεριφορά των θερμαντικών κασετών στο κενό – Τόξο, βλάβη και μόνωση
Αφήστε ένα μήνυμα
Ο ηλεκτρισμός δρα διαφορετικά στο κενό από ό,τι στον αέρα. Η απουσία μορίων αερίου μεταβάλλει τις παραμέτρους για τη μόνωση, την τάση διάσπασης και το τόξο. Για έναν θερμαντήρα φυσιγγίων που λειτουργεί σε κενό, αυτοί οι ηλεκτρικοί παράγοντες είναι εξίσου σημαντικοί με το πόσο καλά λειτουργεί θερμικά. Αν δεν τους προσέξεις, οι αποτυχίες συμβαίνουν γρήγορα, δραματικά και συχνά βλάπτουν ολόκληρο το σύστημα.
Η διηλεκτρική ισχύς της ατμόσφαιρας στον αέρα λειτουργεί ως ένα είδος μόνωσης μεταξύ των αγωγών. Ο αέρας μπορεί να χειριστεί πολλές χιλιάδες βολτ ανά χιλιοστό προτού διασπαστεί σε κανονική πίεση. Όταν δεν υπάρχουν μόρια αερίου προς ιονισμό, η διαδικασία διάσπασης μεταβάλλεται στο κενό. Εκπομπές πεδίου και διεργασίες που ξεκινούν{3}}σωματίδια προκαλούν διάσπαση του κενού. Για μικροσκοπικά κενά, η ικανότητα ανοχής τάσης μπορεί να είναι χαμηλότερη από ό,τι στον αέρα.
Αυτό αλλάζει τη σχεδίαση του ακροδέκτη για έναν θερμαντήρα κασετών. Οι ακροδέκτες που είναι καλά μονωμένοι στον αέρα μπορεί να σχηματίζουν τόξο στο κενό, ειδικά σε υψηλές θερμοκρασίες όπου διαφεύγουν αέρια και αλλάζουν υλικά. Οι θερμαντήρες φυσιγγίων κενού χρησιμοποιούν μεγαλύτερες διαδρομές ερπυσμού, οι οποίες είναι μεγαλύτερες αποστάσεις κατά μήκος των μονωτικών επιφανειών, για να μην σπάσουν. Οι κεραμικοί μονωτές με περίπλοκες μορφές κάνουν την αποτελεσματική διαδρομή μεγαλύτερη χωρίς να μεγαλώνουν το φυσικό μέγεθος.
Η μονωτική αντίσταση της κασέτας θερμαντήρα μειώνεται επίσης. Το οξείδιο του μαγνησίου είναι ένας εξαιρετικός μονωτήρας, ωστόσο η αντίστασή του μπορεί να αλλάξει ανάλογα με τη θερμοκρασία και το περιβάλλον κενού. Κάποια ιοντική αγωγιμότητα μπορεί να συμβεί στο κενό σε υψηλές θερμοκρασίες, γεγονός που καθιστά τη μόνωση λιγότερο αποτελεσματική. Αυτή η επίδραση μειώνεται με τη χρήση-MgO υψηλής καθαρότητας με λίγες ακαθαρσίες.
Ένα άλλο πράγμα που πρέπει να σκεφτούμε είναι ο νόμος του Paschen, ο οποίος λέει ότι η τάση διάσπασης εξαρτάται από την πίεση και την απόσταση μεταξύ των δύο σημείων. Στη ζώνη μετάβασης μεταξύ ατμόσφαιρας και υψηλού κενού, που είναι περίπου 0,1 έως 10 torr, οι τάσεις διάσπασης μπορεί να είναι χαμηλότερες από ό,τι σε κάθε άκρο. Εάν ένας θερμαντήρας φυσιγγίων λειτουργεί σε αυτό το εύρος πίεσης όταν η αντλία είναι απενεργοποιημένη ή η δεξαμενή γεμίζει, η απόσταση και η μόνωση των ακροδεκτών πρέπει να είναι πολύ προσεκτικές.
Τα ίδια τα καλώδια μολύβδου πρέπει να μπορούν να χειριστούν ένα κενό. Η τυπική μόνωση καλωδίων μπορεί να σπάσει ή να αφήσει το αέριο να διαφύγει. Κεραμικά-μονωμένα σύρματα ή γυμνοί αγωγοί με κεραμικά σφαιρίδια χρησιμοποιούνται για θερμαντήρες φυσιγγίων με εσωτερικά καλώδια που εκτίθενται στο κενό. Οι συνδέσεις θα πρέπει να είναι αρκετά ισχυρές ώστε να αντέχουν τον κύκλο θερμότητας χωρίς να χαλαρώνουν.
Η γείωση είναι πολύ σημαντική σε κενό. Σε έναν θάλαμο κενού, οποιοδήποτε ηλεκτρικό ελάττωμα θα προσπαθήσει να βρει έδαφος και αυτό το μονοπάτι θα μπορούσε να περάσει από ευαίσθητο εξοπλισμό ή όργανα. Η θήκη του θερμαντήρα της κασέτας και ο θάλαμος πρέπει να είναι σωστά γειωμένα, ώστε το ρεύμα σφάλματος να μπορεί να ρέει με ασφάλεια. Πολλές φορές, το σύστημα ελέγχου περιλαμβάνει ανίχνευση και διακοπή σφαλμάτων γείωσης.
Ένα από τα πιο διαδεδομένα ηλεκτρικά προβλήματα με τους θερμαντήρες φυσιγγίων κενού, με βάση την εμπειρία, δεν είναι το τόξο ή η βλάβη, αλλά τα απλά ανοιχτά κυκλώματα που παράγονται από το υπερβολικά ζεστό σύρμα αντίστασης. Το σύρμα γερνάει και γίνεται πιο εύθραυστο πιο γρήγορα όταν βρίσκεται σε κενό. Η χρήση παχύτερων καλωδίων και καλύτερων μετάλλων κάνει τα πράγματα να διαρκούν περισσότερο.
Εν ολίγοις, ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί ένας θερμαντήρας φυσιγγίων σε κενό είναι ένας περίπλοκος συνδυασμός υλικών, σχημάτων και πίεσης. Για αξιόπιστη λειτουργία, κάθε τμήμα του συστήματος πρέπει να σχεδιαστεί προσεκτικά, από τη σχεδίαση των ακροδεκτών έως την επιλογή της μόνωσης έως τη γείωση. Οι ηλεκτρικές δοκιμές σε συνθήκες προσομοίωσης κενού σάς δίνουν τη σιγουριά ότι ο θερμαντήρας φυσιγγίων θα λειτουργήσει όπως θα έπρεπε για σημαντικές χρήσεις.
