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極不均勻電場的擊穿電壓的特點？
閱讀：975發(fā)布時間：2025-10-23
極不均勻電場的擊穿：
極不均勻場擊穿電壓的特點：電場不均勻程度對擊穿電壓的影響減弱(由于電場已經(jīng)極不均勻)，極間距離對擊穿電壓的影響增大。
這個結(jié)果有很大意義，可以選擇電場極不均勻的情況，棒-板和棒-棒作為典型電極結(jié)構(gòu)(或尖-板和尖-尖電極結(jié)構(gòu))。它們的擊穿電壓具有代表性，當在工程上遇到很多極不均勻的電場時，可以根據(jù)這些典型電極的擊穿電壓數(shù)據(jù)來做估算。如果電場分布不對稱，則可參照棒-板(或尖-板)電極的數(shù)據(jù)；如果電場分布對稱，則可參照棒-棒(或尖-尖)電極的數(shù)據(jù)。
在直流電壓中，極不均勻場中直流擊穿電壓的極性效應(yīng)非常明顯。同樣間隙距離下，不同極性間，擊穿電壓相差一倍以上。而尖-尖電極的擊穿電壓介于兩種極性尖-板電極的擊穿電壓之間，這是因為這種電場有兩個強場區(qū)，同等間隙距離下，電場均勻程度較尖-板電極為好。
而在工頻電壓下的擊穿，無論是棒-棒電極還是棒-板電極，其擊穿都發(fā)生在正半周峰值附近(對棒-板電極結(jié)構(gòu)，擊穿發(fā)生在棒電極處于正半周峰值附近)，故擊穿電壓與直流的正極性相近。工頻擊穿電壓的分散性不大，相對標準偏差σ一般不超過2%。當間隙距離太大時，擊穿電壓基本上與間隙距離呈線性上升的關(guān)系；當間隙距離很大時，平均擊穿場強明顯降低，即擊穿電壓不再隨間隙距離的加大而線性增加，呈現(xiàn)出飽和現(xiàn)象，這一現(xiàn)象對棒板間隙尤為明顯。
因此，在電氣設(shè)備上，希望盡量采用棒棒類對稱型的電極結(jié)構(gòu)，而避免棒-板類不對稱的電極結(jié)構(gòu)。由于試驗時所采用的“棒"或“板"不盡相同，不同實驗室的實驗曲線會有所不同。這一點在各種電壓的空氣間隙擊穿特性中都存在，使用這些曲線時應(yīng)注意其試驗條件。
在持續(xù)作用電壓下，電極間距離遠小于相應(yīng)電磁波的波長，所以任一瞬間的這種電場都可以近似作為靜電場來考慮。除在很少數(shù)情況下可以直接求得解析解外，要想了解局部或整體電場分布的詳細情況，主要依靠電場數(shù)值計算來求解，應(yīng)用較多的方法主要有有限元法和模擬電荷法。有限元法在計算封閉場域的電場方面有許多優(yōu)點，而模擬電荷法在計算開放場域的電場方面應(yīng)用較多。
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