Приложение Е (справочное). Техническое обоснование калибровки генератора воздушных разрядов

Приложение Е
(справочное)

Техническое обоснование калибровки генератора воздушных разрядов

Е.1 Существует возможность охарактеризовать приблизительное поведение испытательного генератора воздушных разрядов.

Получение предсказуемых и воспроизводимых результатов зависит от условий применения воздушного разряда, как указано в D.3. Основная проблема заключается в скорости приближения разрядного электрода генератора к проверяемой незаряженной мишени. Даже если остальные критические параметры (например, влажность, температура и скорость приближения) остаются постоянными, стохастическая природа статистического временного интервала может привести к большим изменениям во времени нарастания и в пиковом токе. Многие не приемлют установление больших допусков по измеренному току. Для воздушного разряда ток определяется:

a) сопротивлением дуги в зависимости от времени;

b) электрической и механической конструкцией генератора.

Поскольку физика пробоя не зависит от конструкции генератора, нет необходимости проверять ее. Это дает две возможности учесть сопротивление дуги в зависимости от времени:

1) выбрать параметры разряда (напряжение, скорость приближения, влажность и т.д.) и параметры измерения (измерение во временной области, измерение в частотной области, ширину полосы частот и т.д.) так, чтобы оставшееся влияние дуги было настолько мало, что его можно игнорировать (т.е. использовать приближение к идеальному переключателю), или

2) выбрать параметры, чтобы влияние дуги на разрядный ток было известно.

В обоих случаях возможно изучить электрическую и механическую конструкции генератора.

Е.2 Существует много методов определения характеристик конструкции генераторов при ограниченном или известном влиянии дуги. Ниже приведены три метода:

a) генератор держат над большой пластиной заземления в режиме воздушного разряда, полное сопротивление его наконечника может быть измерено, например, с помощью анализатора цепей. После определения полного сопротивления оно может быть преобразовано во временную область для получения импульсной характеристики. Путем интегрирования импульсной характеристики получают переходную характеристику. Переходная характеристика равна разрядному току при сопротивлении дуги 0 Ом. По мере приближения времени нарастания к нулю для идеально переключаемой дуги нельзя получить полезное время нарастания тока;

b) если испытательное напряжение достаточно низкое (например, 500 В), поведение дуги приближается к идеальному переключателю, как это видно для ширины полосы 1,5 ГГц. Если генератор разряжают над датчиком тока при таком низком напряжении, форма тока будет зависеть от измерительной системы (время нарастания и пиковое значение) и конструкции генератора. Используя этот метод, разряжают генератор 500 В над датчиком тока с высокой скоростью приближения дважды и выбирают форму волны тока, имеющую самое быстрое время нарастания (во время этого разряда дуга приближается к идеальному переключателю). Затем полученную волну тока сравнивают с контрольной волной разрядного тока при условии, что время нарастания на дисплее может зависеть от измерительной системы, но не от конструкции генератора;

c) воздушный разряд может быть воспроизведен очень эффективно, если испытательное напряжение, давление воздуха и длина дуги (т.е. расстояние зазора в момент пробоя) остаются постоянными. Этого можно достичь с помощью постоянного воздушного зазора, медленно увеличивая (с медленной скоростью 20 В/с) испытательное напряжение. Пробой возникает при напряжении, установленном законом Пашена, т.е. время нарастания тока будет меньше, чем при большинстве воздушных разрядов, имеющих более высокую скорость приближения. Для применения этого метода устанавливают зазор размером 0,2 мм и медленно увеличивают напряжение. Разрядный ток можно сравнить с контрольным током, принимая во внимание, что сопротивление дуги оказывает соответствующее влияние на время нарастания, определяемое дугой и пиковым значением.

Из-за сложности воздушного разряда не был разработан приемлемый метод проверки. Поэтому было принято решение не требовать проверки воздушного разряда. Оператор должен знать, что при использовании генератора контактного разряда в режиме воздушного разряда может произойти небольшое или очень большое изменение разрядного тока между разрядами (для одного и того же напряжения зарядного электрода генератора). Такие изменения происходят в реальных условиях возникновения воздушных электростатических разрядов.