一、真空的基本概念
真空技術中，“真空”泛指在給定的空間內，氣體壓強低於一個大氣壓的氣體狀態，也就是說，同正常的大氣壓相比，是較為稀薄的一種氣體狀態。
zhenkongdushiduiqitixibochengdudeyizhongkeguanliangdu。genjuzhenkongjishudelilun，zhenkongdudegaoditongchangdouyongqitideyaqianglaibiaoshi。zaiguojidanweizhizhong，yaqiangshiyipa(Pa)為單位1Pa=1N/m2。另外常用的單位還有托(Torr)、毫米汞柱(mmHg)、毫巴 (mbar)、工程大氣壓(公斤／厘米2)等。
真空區域的劃分沒有統一規定，我國通常是這樣劃分的：
粗真空：(760～10)托
低真空：(10～10-3)托
高真空：(10-3～10-8)托
超高真空：(10-8～10-12)托
極高真空：10-12托
托和帕的關係：1 托=1 毫米汞柱(mmHg)=133.322Pa，1 帕=7.5×10-3 托。
真空區域的特點不同其應用也不同，例如吸塵器工作於粗真空區域，暖瓶、燈泡等工作於低真空區域，而真空開關管和其它一些電真空器件則是工作在高真空區域。
二、真空間隙的絕緣特性
真(zhen)空(kong)中(zhong)放(fang)置(zhi)一(yi)對(dui)電(dian)極(ji)，加(jia)上(shang)高(gao)壓(ya)時(shi)，在(zai)一(yi)定(ding)的(de)電(dian)壓(ya)下(xia)也(ye)會(hui)產(chan)生(sheng)電(dian)極(ji)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)擊(ji)穿(chuan)。它(ta)的(de)擊(ji)穿(chuan)與(yu)空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)電(dian)擊(ji)穿(chuan)有(you)很(hen)大(da)不(bu)同(tong)。空(kong)氣(qi)中(zhong)的(de)擊(ji)穿(chuan)是(shi)由(you)於(yu)氣(qi)體(ti)中(zhong)的(de)少(shao)量(liang)自(zi)由(you)電(dian)子(zi)在(zai)電(dian)場(chang)作(zuo)用(yong)下(xia)高(gao)速(su)度(du)運(yun)動(dong)，與(yu)氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)碰(peng)撞(zhuang)產(chan)生(sheng)較(jiao)多(duo)的(de)電(dian)子(zi)和(he)離(li)子(zi)，新(xin)生(sheng)的(de)電(dian)子(zi)和(he)離(li)子(zi)又(you)同(tong)中(zhong)性(xing)原(yuan)子(zi)碰(peng)撞(zhuang)，產(chan)生(sheng)更(geng)多(duo)的(de)電(dian)子(zi)和(he)離(li)子(zi)。這(zhe)種(zhong)雪(xue)崩(beng)式(shi)的(de)電(dian)離(li)過(guo)程(cheng)，在(zai)電(dian)極(ji)間(jian)形(xing)成(cheng)了(le)放(fang)電(dian)通(tong)道(dao)，產(chan)生(sheng)了(le)電(dian)弧(hu)。而(er)真(zhen)空(kong)中(zhong)，由(you)於(yu)壓(ya)強(qiang)較(jiao)低(di)，氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)極(ji)少(shao)，在(zai)這(zhe)樣(yang)的(de)環(huan)境(jing)中(zhong)，即(ji)使(shi)電(dian)極(ji)間(jian)隙(xi)中(zhong)存(cun)在(zai)著(zhe)電(dian)子(zi)，它(ta)們(men)從(cong)一(yi)個(ge)電(dian)極(ji)飛(fei)向(xiang)另(ling)一(yi)個(ge)電(dian)極(ji)時(shi)，也(ye)很(hen)少(shao)有(you)機(ji)會(hui)與(yu)氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)碰(peng)撞(zhuang)。因(yin)而(er)不(bu)可(ke)能(neng)有(you)電(dian)子(zi)和(he)氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)碰(peng)撞(zhuang)造(zao)成(cheng)雪(xue)崩(beng)式(shi)的(de)電(dian)擊(ji)穿(chuan)。正(zheng)是(shi)因(yin)為(wei)氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)十(shi)分(fen)稀(xi)少(shao)，真(zhen)空(kong)間(jian)隙(xi)電(dian)擊(ji)穿(chuan)需(xu)要(yao)在(zai)非(fei)常(chang)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya)下(xia)出(chu)現(xian)場(chang)致(zhi)發(fa)射(she)等(deng)其(qi)它(ta)現(xian)象(xiang)時(shi)才(cai)有(you)可(ke)能(neng)形(xing)成(cheng)。從(cong)理(li)論(lun)上(shang)推(tui)測(ce)，電(dian)場(chang)強(qiang)度(du)需(xu)達(da)到(dao)108V/cm以上時才會造成電擊穿，實際上真空間隙的絕緣強度由於一係列不利因素例如電極表麵粗糙度、潔淨度等的影響，將低於理論計算值幾個數量級。
真空滅弧室中的真空度很高，一般為10-3～10-6 帕，此時真空間隙的絕緣強度遠遠高於1 個大氣壓的空氣和SF6 的絕緣強度，比變壓器油的絕緣強度還要高。正因為真空的絕緣強度很高，真空滅弧室中的所有電氣間隙都可以做得很小。例如12kV 真空滅弧室的觸頭開距隻有8～12mm，40.5kV 真空滅弧室的觸頭開距也隻要18～25mm，真空滅弧室中的其它電氣間隙也在此尺度範圍。
三、影響真空絕緣水平的主要因素
真空絕緣是一個十分複雜的物理過程，其機理到目前為止仍沒有明確的結論。從實際應用情況來看，主要有以下幾個方麵：
1、電極的幾何形狀
dianjidejihexingzhuangduidianchangdefenbuyouhendadeyingxiang，wangwangyouyujihexingzhuangbugouqiadang，yinqidianchangzaijubuguoyujizhongerdaozhijichuan，zheyidianzaigaodianyadezhenkongchanpinzhongyouqituchu。
電極邊緣的曲率半徑大小是重要因素。一般來說，曲率半徑大的電極承受擊穿電壓的能力比曲率半徑小的大。
此外，擊穿電壓還和電極麵積的大小成反比，即隨著電極麵積的增大而有所降低。麵積增大導致耐壓降低的原因主要是放電概率增加。
2、間隙距離
真空的擊穿電壓與間隙距離有著比較明確的關係。試驗表明，當間隙距離較小時（≤5mm），jichuandianyasuizhejianxijulidezengjiaerxianxingzengchang，dansuizhejianxijulidejinyibuzengjia，jichuandianyadezengchangjianhuan，jizhenkongjianxifashengjichuandedianchangqiangdusuizhejianxijulidezengjiaerjianxiao。dangjianxidadaoyidingdechangduhou（≥20mm），單靠增加間隙距離提高耐壓水平已經十分困難，這時采用多斷口反而比單斷口有利。
一般認為短間隙下的電擊穿主要是場致發射引起的，而長間隙下的的電擊穿則主要是微粒效應所致。
3、電極材料
真空開關工作在10-2Pa以(yi)上(shang)的(de)高(gao)真(zhen)空(kong)，由(you)於(yu)此(ci)時(shi)氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)十(shi)分(fen)稀(xi)少(shao)，氣(qi)體(ti)分(fen)子(zi)的(de)碰(peng)撞(zhuang)遊(you)離(li)對(dui)擊(ji)穿(chuan)已(yi)經(jing)不(bu)起(qi)作(zuo)用(yong)，因(yin)此(ci)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)表(biao)現(xian)出(chu)和(he)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)相(xiang)關(guan)性(xing)。
真(zhen)空(kong)間(jian)隙(xi)的(de)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)隨(sui)著(zhe)電(dian)極(ji)材(cai)料(liao)的(de)不(bu)同(tong)而(er)不(bu)同(tong)，研(yan)究(jiu)者(zhe)發(fa)現(xian)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)和(he)材(cai)料(liao)的(de)硬(ying)度(du)與(yu)機(ji)械(xie)強(qiang)度(du)有(you)關(guan)。一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，硬(ying)度(du)和(he)機(ji)械(xie)強(qiang)度(du)較(jiao)高(gao)的(de)材(cai)料(liao)，往(wang)往(wang)有(you)較(jiao)高(gao)的(de)絕(jue)緣(yuan)強(qiang)度(du)。比(bi)如(ru)，鋼(gang)電(dian)極(ji)在(zai)淬(cui)火(huo)後(hou)硬(ying)度(du)提(ti)高(gao)，其(qi)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)較(jiao)淬(cui)火(huo)前(qian)可(ke)提(ti)高(gao)80%。
此外，擊穿電壓還和陰極材料的物理常數如熔點、比(bi)熱(re)和(he)密(mi)度(du)等(deng)正(zheng)相(xiang)關(guan)，即(ji)熔(rong)點(dian)較(jiao)高(gao)的(de)材(cai)料(liao)其(qi)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)也(ye)較(jiao)高(gao)。對(dui)比(bi)熱(re)和(he)密(mi)度(du)而(er)言(yan)亦(yi)然(ran)。這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)的(de)實(shi)質(zhi)是(shi)在(zai)相(xiang)同(tong)熱(re)能(neng)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)，材(cai)料(liao)發(fa)生(sheng)熔(rong)化(hua)的(de)概(gai)率(lv)越(yue)大(da)，則(ze)擊(ji)穿(chuan)電(dian)壓(ya)越(yue)低(di)。
4、真空度
圖一顯示了間隙擊穿電壓和氣體壓強之間的關係。由圖可以看到真空度高於10-2Pa（10-4托）時，擊穿電壓基本上不再隨著氣體壓力的下降而增大，因為氣體分子碰撞遊離現象已不再起作用。當氣體壓力從l0-2Pa逐步升高時(真空度下降)，擊穿強度逐漸下降，而在接近1托(102Pa左右)最低，以後又隨氣壓的增高而增高。從曲線上可以看出真空度高於10-2Pa時其耐壓強度基本上保持不變。這就表明，真空滅弧室的真空度在10-2Pa以上時完全能夠滿足正常的使用需求。
5、電極的表麵狀況
電極的表麵狀況對真空間隙的擊穿電壓影響較大。電極表麵的氧化物、雜質和金屬微粒都會使真空間隙的擊穿電壓明顯下降。
此外，無論真空滅弧室的電極表麵在製造中加工得如何，大電流開斷均會使電極表麵變得凸凹不平，這也將使得擊穿電壓降低。
6、老煉效應
電極老煉有電壓老煉和電流老煉兩種。
yigexindezhenkongjianxijinxingshiyanshi，zuichujicidejichuandianyawangwangjiaodi。suizheshiyancishudezengjiajichuandianyayezhujianzengda，zuihouhuiwendingzaimouyishuzhishang。zhezhongjichuandianyasuijichuancishuzengdadexianxiangjiushidianyalaoliandezuoyong。
電壓老煉就是通過放電消除電極表麵的微觀凸起、雜質和缺陷。經過小電流的放電使表麵的微觀凸起點燒熔、蒸zheng發fa，使shi電dian極ji表biao麵mian光guang滑hua平ping整zheng，局ju部bu電dian場chang的de增zeng強qiang效xiao應ying減jian小xiao，提ti高gao了le擊ji穿chuan電dian壓ya。老lao煉lian對dui電dian極ji表biao麵mian的de純chun化hua作zuo用yong也ye是shi很hen重zhong要yao的de。由you於yu電dian極ji表biao麵mian的de電dian子zi發fa射she容rong易yi出chu現xian在zai逸yi出chu功gong較jiao低di的de雜za質zhi所suo在zai處chu，擊ji穿chuan放fang電dian同tong樣yang能neng使shi雜za質zhi熔rong化hua和he揮hui發fa，同tong樣yang能neng提ti高gao間jian隙xi的de擊ji穿chuan電dian壓ya。老lao煉lian過guo程cheng中zhong若ruo能neng同tong時shi抽chou氣qi，把ba蒸zheng發fa的de氣qi態tai物wu抽chou走zou，效xiao果guo更geng佳jia。電dian壓ya老lao煉lian隻zhi適shi宜yi用yong在zai真zhen空kong間jian隙xi擊ji穿chuan電dian壓ya的de提ti高gao，對dui真zhen空kong滅mie弧hu室shi觸chu頭tou間jian隙xi擊ji穿chuan電dian壓ya的de提ti高gao不bu會hui有you太tai大da的de效xiao果guo。電dian弧hu對dui觸chu頭tou表biao麵mian的de燒shao損sun將jiang使shi電dian壓ya老lao練lian的de效xiao果guo全quan部bu失shi效xiao。
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