Električno ponašanje patronskih grijača u vakuumu – stvaranje luka, kvar i izolacija

Elektricitet djeluje drugačije u vakuumu nego u zraku. Odsutnost molekula plina mijenja parametre izolacije, probojnog napona i luka. Za patronski grijač koji radi u vakuumu, ovi električni čimbenici jednako su ključni kao i to koliko dobro radi toplinski. Ako na njih ne obratite pozornost, kvarovi se događaju brzo, dramatično i često štete cijelom sustavu.

Dielektrična čvrstoća atmosfere u zraku djeluje kao neka vrsta izolacije između vodiča. Zrak može podnijeti više tisuća volti po milimetru prije nego što se pokvari pri normalnom tlaku. Kada nema molekula plina za ionizaciju, proces razgradnje se mijenja u vakuumu. Emisija polja i procesi-pokrenuti česticama uzrokuju slom vakuuma. Za malene razmake, sposobnost podnošenja napona može biti niža nego u zraku.


Ovo mijenja dizajn terminala za patronski grijač. Terminali koji su dobro izolirani u zraku mogu se iskriviti u vakuumu, posebno na visokim temperaturama gdje izlaze plinovi i mijenjaju se materijali. Grijači s vakuumskim patronama koriste dulje puzne staze, što su veće udaljenosti duž izolacijskih površina, kako se ne bi pokvarili. Keramički izolatori kompliciranih oblika čine učinkoviti put duljim bez povećanja fizičke veličine.

Izolacijski otpor uloška grijača također je smanjen. Magnezijev oksid je izvrstan izolator, no njegova otpornost može varirati ovisno o temperaturi i vakuumskom okruženju. Do neke mjere ionske vodljivosti može doći u vakuumu na visokim temperaturama, što izolaciju čini manje učinkovitom. Taj se utjecaj smanjuje upotrebom MgO visoke -čistoće s malo nečistoća.

Još jedna stvar o kojoj treba razmišljati je Paschenov zakon, koji kaže da probojni napon ovisi o tlaku i udaljenosti između dvije točke. U prijelaznoj zoni između atmosfere i visokog vakuuma, koja je oko 0,1 do 10 torra, probojni naponi mogu biti niži nego na oba kraja. Ako patronski grijač radi u ovom rasponu tlaka kada pumpa ne radi ili se spremnik puni, razmak i izolacija terminala moraju biti vrlo pažljivi.

Same vodeće žice moraju moći podnijeti vakuum. Standardna izolacija žice može se pokvariti ili pustiti plin. Keramičkom-izolirana žica ili goli vodiči s keramičkim kuglicama koriste se za patronske grijače s unutarnjim vodovima koji su izloženi vakuumu. Veze bi trebale biti dovoljno čvrste da izdrže cikluse zagrijavanja, a da se ne olabave.

Uzemljenje je vrlo važno u vakuumu. U vakuumskoj komori svaki će električni kvar pokušati pronaći tlo, a taj bi put mogao proći kroz osjetljivu opremu ili instrumente. Plašt grijača uloška i komora trebaju biti ispravno uzemljeni kako bi struja kvara mogla sigurno teći. Upravljački sustav često uključuje detekciju kvara na zemlji i prekid.

Jedan od najčešćih električnih problema s grijačima s vakuumskim ulošcima, temeljen na iskustvu, nije stvaranje luka ili kvar, već jednostavni otvoreni krugovi uzrokovani pregrijavanjem otporne žice. Žica brže stari i postaje lomljivija kada je u vakuumu. Korištenje debljih žica i boljih metala čini da stvari traju dulje.

Ukratko, način na koji patronski grijač radi u vakuumu je komplicirana mješavina materijala, oblika i pritiska. Za pouzdan rad svaki dio sustava mora biti pažljivo isplaniran, od dizajna stezaljki preko izbora izolacije do uzemljenja. Električno testiranje u uvjetima simuliranog vakuuma daje vam povjerenje da će grijač uloška raditi kako treba za važne namjene.