השפעת לחץ אטמוספרי נמוך (מעל 2000 מטר מעל פני הים) על ביצועי הבטיחות של מוצרים אלקטרוניים

1, חומרי בידוד בשדה החשמלי יהרסו גם הם בגלל חוזק הבידוד שלהם ויאבדו עקב ביצועי בידוד, אז תהיה תופעה של התמוטטות בידוד.

התקנים GB4943 ו-GB8898 קובעים מרווח חשמלי, מרחק זחילה ומרחק חדירת בידוד בהתאם לתוצאות המחקר הקיימות, אך מדיה אלו מושפעות מתנאי הסביבה, לדוגמה, טמפרטורה, לחות, לחץ אוויר, רמת זיהום וכו', יפחיתו את חוזק הבידוד או כשל, שביניהם ללחץ האוויר יש את ההשפעה הברורה ביותר על מרווח החשמל.

גז מייצר חלקיקים טעונים בשתי דרכים: האחת היא יינון התנגשות, שבו אטומים בגז מתנגשים בחלקיקי גז כדי לצבור אנרגיה ולקפוץ מרמת אנרגיה נמוכה לגבוהה.כאשר אנרגיה זו עולה על ערך מסוים, אטומים מיוננים לאלקטרונים חופשיים ויונים חיוביים. השני הוא יינון פני השטח, שבו אלקטרונים או יונים פועלים על משטח מוצק כדי להעביר מספיק אנרגיה לאלקטרונים על המשטח המוצק, כך שהאלקטרונים הללו לצבור מספיק אנרגיה, כך שיעברו את מחסום האנרגיה הפוטנציאלי של פני השטח ויעזבו את פני השטח.

תחת פעולת כוח שדה חשמלי מסוים, אלקטרון טס מהקתודה לאנודה ויעבור יינון התנגשות בדרך.לאחר ההתנגשות הראשונה באלקטרון הגז גורמת ליינון, יש לך אלקטרון חופשי נוסף.שני האלקטרונים מיוננים על ידי התנגשויות כשהם עפים לעבר האנודה, אז יש לנו ארבעה אלקטרונים חופשיים לאחר ההתנגשות השנייה.ארבעת האלקטרונים הללו חוזרים על אותה התנגשות, היוצרת יותר אלקטרונים, ויוצרים מפולת אלקטרונים.

על פי תורת לחץ האוויר, כאשר הטמפרטורה קבועה, לחץ האוויר עומד ביחס הפוך למכה החופשית הממוצעת של אלקטרונים ולנפח הגז.כאשר הגובה גדל ולחץ האוויר יורד, המהלך החופשי הממוצע של חלקיקים טעונים עולה, מה שיאיץ את יינון הגז, כך שמתח הפירוק של הגז יורד.

הקשר בין מתח ולחץ הוא:

לתוך: P - לחץ האוויר בנקודת הפעולה

פ0-לחץ אטמוספרי סטנדרטי

Up-מתח פריקת בידוד חיצוני בנקודת ההפעלה

U0-מתח פריקה של בידוד חיצוני באווירה סטנדרטית

n-אינדקס מאפיין של מתח פריקת בידוד חיצוני יורד עם ירידה בלחץ

באשר לגודל המדד האופייני n ערך של מתח פריקת הבידוד החיצוני יורד, אין נתונים ברורים כיום, ויש צורך במספר רב של נתונים ובדיקות לצורך אימות, בשל ההבדלים בשיטות הבדיקה, כולל האחידות של השדה החשמלי, העקביות של תנאי הסביבה, השליטה על מרחק הפריקה ודיוק העיבוד של כלי הבדיקה ישפיעו על דיוק הבדיקה והנתונים.

בלחץ ברומטרי נמוך יותר, מתח הפירוק יורד.הסיבה לכך היא שצפיפות האוויר יורדת ככל שהלחץ יורד, כך שמתח הפירוק יורד עד שהשפעת הירידה בצפיפות האלקטרונים ככל שהגז הופך לדק יותר פועלת. לאחר מכן, מתח הפירוק עולה עד שהוואקום לא יכול להיגרם על ידי הולכת גז התקלקל.הקשר בין מתח פריצת לחץ לגז מתואר בדרך כלל על ידי חוק בשן.

בעזרת חוק באשן ומספר רב של בדיקות, מתקבלים ערכי התיקון של מתח התפרקות ופער חשמלי בתנאי לחץ אוויר שונים לאחר איסוף ועיבוד נתונים.

ראה טבלה 1 וטבלה 2

לחץ אוויר (kPa)

79.5

75

70

67

61.5

58.7

55

ערך שינוי (n)

0.90

0.89

0.93

0.95

0.89

0.89

0.85

טבלה 1 תיקון מתח התמוטטות בלחץ ברומטרי שונה

גובה (מ ) לחץ ברומטרי(kPa) מקדם תיקון (n)

2000

80.0

1.00

3000

70.0

1.14

4000

62.0

1.29

5000

54.0

1.48

6000

47.0

1.70

טבלה 2 ערכי תיקון של מרווח חשמלי בתנאי לחץ אוויר שונים

2, השפעת לחץ נמוך על עליית טמפרטורת המוצר.

מוצרים אלקטרוניים בפעולה רגילה יפיקו כמות מסוימת של חום, החום שנוצר וההבדל בין טמפרטורת הסביבה נקרא עליית טמפרטורה.עליית טמפרטורה מופרזת עלולה לגרום לכוויות, שריפה וסיכונים אחרים, לפיכך, ערך הגבול המתאים נקבע ב-GB4943, GB8898 ובתקני בטיחות אחרים, במטרה למנוע סכנות פוטנציאליות הנגרמות מעליית טמפרטורה מופרזת.

עליית הטמפרטורה של מוצרי חימום מושפעת מהגובה.עליית הטמפרטורה משתנה באופן ליניארי בערך עם הגובה, ושיפוע השינוי תלוי במבנה המוצר, פיזור החום, טמפרטורת הסביבה וגורמים נוספים.

ניתן לחלק את פיזור החום של מוצרים תרמיים לשלוש צורות: הולכת חום, פיזור חום בהסעה וקרינה תרמית.פיזור החום של מספר רב של מוצרי חימום תלוי בעיקר בחילופי חום בהסעה, כלומר, החום של מוצרי חימום תלוי בשדה הטמפרטורה שנוצר על ידי המוצר עצמו כדי לעבור את שיפוע הטמפרטורה של האוויר סביב המוצר.בגובה 5000 מ', מקדם העברת החום נמוך ב-21% מהערך בגובה פני הים, וגם החום המועבר בפיזור חום בהסעה נמוך ב-21%.הוא יגיע ל-40% ב-10,000 מטר.הירידה בהעברת החום על ידי פיזור חום הסעה תוביל לעלייה של עליית טמפרטורת המוצר.

כאשר הגובה עולה, הלחץ האטמוספרי יורד, וכתוצאה מכך עלייה במקדם צמיגות האוויר וירידה בהעברת החום.הסיבה לכך היא שהעברת חום בהסעת אוויר היא העברת אנרגיה באמצעות התנגשות מולקולרית; ככל שהגובה עולה, הלחץ האטמוספרי יורד וצפיפות האוויר יורדת, וכתוצאה מכך ירידה במספר מולקולות האוויר וכתוצאה מכך ירידה בהעברת החום.

בנוסף, ישנו גורם נוסף המשפיע על פיזור החום ההסעתי של זרימה מאולצת, כלומר, הירידה בצפיפות האוויר תלווה בירידה בלחץ האטמוספרי. הירידה בצפיפות האוויר משפיעה ישירות על פיזור החום של פיזור חום הסעה בזרימה כפויה. .פיזור חום בהסעת זרימה מאולצת מסתמך על זרימת אוויר כדי לקחת חום.בדרך כלל, מאוורר הקירור המשמש את המנוע שומר על זרימת הנפח של האוויר הזורם דרך המנוע ללא שינוי, ככל שהגובה עולה, קצב זרימת המסה של זרם האוויר פוחת, גם אם נפח זרם האוויר נשאר זהה, מכיוון ש צפיפות האוויר יורדת.מכיוון שהחום הסגולי של האוויר יכול להיחשב כקבוע על פני טווח הטמפרטורות הכרוכות בבעיות מעשיות רגילות, אם זרימת האוויר תעלה באותה טמפרטורה, החום הנספג בזרימת המסה יפחת, תוצרי החימום יושפעו לרעה על ידי הצטברות, ועליית הטמפרטורה של המוצרים תעלה עם הפחתת הלחץ האטמוספרי.

השפעת לחץ האוויר על עליית הטמפרטורה של המדגם, במיוחד על גוף החימום, נקבעת על ידי השוואת התצוגה והמתאם בתנאי טמפרטורה ולחץ שונים, על פי התיאוריה של השפעת לחץ האוויר על הטמפרטורה שתוארה לעיל. בתנאי לחץ נמוך, טמפרטורת גוף החימום אינה קלה לפיזור עקב הפחתת מספר המולקולות באזור הבקרה, וכתוצאה מכך עליית טמפרטורה מקומית גבוהה מדי. למצב זה יש השפעה מועטה על אי-עצמי גופי חימום, מכיוון שהחום של גופי חימום שאינם עצמיים מועבר מגוף החימום, ולכן עליית הטמפרטורה בלחץ נמוך נמוכה יותר מאשר בטמפרטורת החדר.

3.סיכום

באמצעות מחקר וניסוי, מתקבלות המסקנות הבאות.ראשית, מכוח חוק באשן, ערכי התיקון של מתח התפרקות ופער חשמלי בתנאי לחץ אוויר שונים מסוכמים באמצעות ניסויים.השניים מבוססים זה על זה ומאוחדים יחסית; שנית, על פי מדידת עליית הטמפרטורה של המתאם והתצוגה בתנאי לחץ אוויר שונים, לעליית הטמפרטורה וללחץ האוויר יש קשר ליניארי, ובאמצעות חישוב סטטיסטי, המשוואה הליניארית ניתן להשיג עליית טמפרטורה ולחץ אוויר בחלקים שונים.קח את המתאם כדוגמה, מקדם המתאם בין עליית הטמפרטורה ללחץ האוויר הוא -0.97 לפי השיטה הסטטיסטית, שהיא מתאם שלילי גבוה.קצב השינוי של עליית הטמפרטורה הוא שעליית הטמפרטורה עולה ב-5-8% על כל עלייה של 1000 מטר בגובה.לפיכך, נתוני בדיקה אלו הם לעיון בלבד ושייכים לניתוח איכותני.יש צורך במדידה בפועל כדי לבדוק את המאפיינים של המוצר במהלך זיהוי ספציפי.


זמן פרסום: 27 באפריל 2023