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• Andrés KillerCat

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308. Disrupcién dieléctrica. Cam pas uniform es, La disrupción dieléctrica de los gases es el resultado de la multiplicación exponencial de electrones libres inducida por el campo eléctrico aplicado. Ello queda indicado por el segmento b-c de la figura 4-523. Generalmente se supone que la iniciación de la disrupción sólo precisa un electrón. Sin embargo, si antes de la disrupción sólo hay pocos electrones, no es posible fácilmente medir la tendencia de la corriente indicada en la figura 4-58. Si la disrupción se realiza entre los electrodos metálicos, la chispa se convierte de un modo extremadamente rápido en un arco e implica una copiosa emisión de electrones desde el metal catódico y, si se permite que circule la corriente necesaria, se produce la vaporización del metal de los electrodos. En la tabla 4-59 puede verse la rigidez diel6ctrica de gases típicos.

Tabla 4 59. Rigideces &eléctricas relativas de los gases -

(0,1 puIg = 2,5 nurt de separación) Aire

C1

0.15

N,

1 ,U 0,1J

CO2 112 A He

0.14 2,3-4

$F1

1

2,;1

CF(71: CIFt,C1

2 .8 2 .•; 2.0;

e2Fiel?

3,:;

CiVaddico

0,28 0,13

z

I .9

C3FIF

0,.)7

Ne

1

4

C:F6

En campos eléctricos uniformes, la disrupción se produce a una tensión crítica que es función del producto de la presión p y la separación d (ley de Paschen), como se ilustra en la figura 4-59 para diversos gases. La relación indicada entre la tensión y el producto p-d es aplicable a temperatura constante (20°C en este caso). Seria más exacto considerar el producto densidad del gas-separación, puesto que la rigidez dieléctrica varia con la temperatura tan sólo en la medida en que ésta afecta a la densidad del gas. Nótese que el campo eléctrico correspondiente a la disnipción disminuye al aumentar la separación. Esto es característico de todos los gases y es debido al hecho de que antes de que se produzca la disrupción debe tener lugar una

04 •

Gradiente del aire ~Dm

Volts eficaces

•

k.7

1 2

0

lace

i—.111-1–.—L--

al

-t _t .L 1( ( i

LI

0

1

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J,C00

Id (atm. mili') Fig. 4-59. Dependencia espaciado-presión de la rigidez dieléctrica de tos gases (curvas de Paschen).

minima cantidad de multiplicación de electrones. Un único electrón acelerado por el campo crea una avalancha que crece exponencialmente como Vi d , en la que d es la separación y ct es el coeficiente de ionización de Townscnd (número de electrones formado por colisión por centímetro). que aumenta rápidamente al aumentar el campo eléctrico. A espacios más pequeños, ay el campo deben alcanzar niveles superiores, a fin de produ cir multiplicación suficiente. Realmente, se ha encontrado que el valor de id correspondiente a la perforación en aire a la presión atmosférica aumenta desde aproximadamente 1 para separaciones del orden de 10 -) cm (10 1£m) hasta 45 para separaciones de 10 cm. El grado de multiplicación requerido depende del número de electrones secundarios formados por avalancha, que a su vez inician otras avalanchas. Con separaciones mayo res, las avalanchas llegan a ser tan grandes que provocan una distorsión del campo de la carga espacial y la descarga inicial de disrupción. En la tabla 4.60 se incluye la rigidez dieléctrica del aire para separaciones de grandes esferas, elegida del IEEE Standard 4 (revisión del ALEE Standard 4). Estos valores se utiii2an como tensiones estándar, pero también indican la tendencia a disminuir de la tensión disruptiva al aumentar la separación. También indican que la rigidez con impulsos es casi idéntica a la rigidez de cresta a 60 hertz para separaciones menores , pero es un poco mayor para grandes separaciones. La rigidez en c.c. positiva (terminal alto) es la misma que la rigidez de impulso positivo. Los valores, superiores al de cresta a 60 hertz, para las mayores separaciones son debidos a la ligera asimetría del campo atribuible al plano del terreno.

líquido puro. La emisión de electrones catódicos por efecto de campo, se cree constituye un importante factor en la disrupción a muy alta presión. La tensión de disrupción es afectada por el tipo de metal del cátodo así como por las imperfecciones y partículas superficiales. En caso de campos no uniformes, cuando se produce el efecto corona antes de la disrupción, el máximo de la curva tensión de disrupción-presión se observa en los gases electronegativos, como el 5F 6 . 310» Rigideces &eléctricas relativas de los gases. Con pocas excepciones, la rigidez dieléctrica relativa, tiende a crecer al elevarse el peso molecular. Existen otros factores