Ảnh hưởng của áp suất khí quyển thấp (trên 2000m so với mực nước biển) đối với hiệu suất an toàn của các sản phẩm điện tử

1,Vật liệu cách điện trong điện trường cũng sẽ bị phá hủy do độ bền cách điện và mất đi hiệu suất cách điện do đó sẽ xảy ra hiện tượng đánh thủng cách điện.

Các tiêu chuẩn GB4943 và GB8898 quy định khe hở điện, khoảng cách đường rò và khoảng cách thâm nhập cách điện theo kết quả nghiên cứu hiện có, nhưng các phương tiện này bị ảnh hưởng bởi điều kiện môi trường,Ví dụ: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất không khí, mức độ ô nhiễm, v.v., sẽ làm giảm độ bền cách điện hoặc sự cố, trong đó áp suất không khí có ảnh hưởng rõ ràng nhất đến độ hở điện.

Khí tạo ra các hạt tích điện theo hai cách: một là ion hóa do va chạm, trong đó các nguyên tử trong khí va chạm với các hạt khí để thu năng lượng và nhảy từ mức năng lượng thấp lên cao.Khi năng lượng này vượt quá một giá trị nhất định, các nguyên tử bị ion hóa thành các electron tự do và ion dương。Một cách khác là ion hóa bề mặt, trong đó các electron hoặc ion tác dụng lên bề mặt chất rắn để truyền đủ năng lượng cho các electron trên bề mặt chất rắn, do đó các electron này thu đủ năng lượng, để chúng vượt qua hàng rào thế năng bề mặt và rời khỏi bề mặt.

Dưới tác dụng của một lực điện trường nhất định, một êlectron bay từ cực âm sang cực dương và sẽ trải qua quá trình ion hóa do va chạm trên đường đi.Sau lần va chạm đầu tiên với electron khí gây ra hiện tượng ion hóa, bạn có thêm một electron tự do.Hai electron bị ion hóa do va chạm khi chúng bay về phía cực dương,Vì vậy, chúng ta có bốn electron tự do sau va chạm thứ hai.Bốn điện tử này lặp lại cùng một vụ va chạm, tạo ra nhiều điện tử hơn, tạo ra một trận tuyết lở điện tử.

Theo thuyết khí áp, khi nhiệt độ không đổi, áp suất không khí tỉ lệ nghịch với hành trình tự do trung bình của êlectron và thể tích khí.Khi độ cao tăng và áp suất không khí giảm, hành trình tự do trung bình của các hạt tích điện tăng lên, điều này sẽ đẩy nhanh quá trình ion hóa khí, do đó điện áp đánh thủng của khí giảm.

Mối quan hệ giữa điện áp và áp suất là:

Trong đó: P—Áp suất không khí tại điểm vận hành

P0-áp suất khí quyển tiêu chuẩn

bạnp—Điện áp phóng điện cách điện bên ngoài tại điểm vận hành

bạn0—Điện áp xả của lớp cách điện bên ngoài ở khí quyển tiêu chuẩn

n—Chỉ số đặc trưng của điện áp phóng điện cách điện bên ngoài giảm khi áp suất giảm

Đối với kích thước của giá trị chỉ số đặc tính n của điện áp phóng điện bên ngoài giảm, hiện tại không có dữ liệu rõ ràng và cần một số lượng lớn dữ liệu và thử nghiệm để xác minh, do sự khác biệt trong phương pháp thử nghiệm, bao gồm cả tính đồng nhất của điện trường,Tính nhất quán của các điều kiện môi trường, kiểm soát khoảng cách phóng điện và độ chính xác gia công của dụng cụ thử nghiệm sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của thử nghiệm và dữ liệu.

Ở áp suất khí quyển thấp hơn, điện áp đánh thủng giảm.Điều này là do mật độ không khí giảm khi áp suất giảm, do đó, điện áp đánh thủng giảm xuống cho đến khi hiệu ứng giảm mật độ điện tử khi khí trở nên loãng hơn phát huy tác dụng。Sau đó, điện áp đánh thủng tăng lên cho đến khi không thể tạo ra chân không do dẫn khí phá vỡ.Mối quan hệ giữa điện áp đánh thủng áp suất và khí thường được mô tả bằng định luật Bashen.

Với sự trợ giúp của định luật Baschen và một số lượng lớn các thử nghiệm, các giá trị hiệu chỉnh của điện áp đánh thủng và khe hở điện trong các điều kiện áp suất không khí khác nhau thu được sau khi thu thập và xử lý dữ liệu.

Xem Bảng 1 và Bảng 2

Áp suất không khí (kPa)

79,5

75

70

67

61,5

58,7

55

Giá trị sửa đổi(n)

0,90

0,89

0,93

0,95

0,89

0,89

0,85

Bảng 1 Hiệu chỉnh điện áp đánh thủng ở các áp suất khí quyển khác nhau

Độ cao(m) Áp suất khí quyển(kPa) Hệ số hiệu chỉnh(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

Bảng 2 Giá trị hiệu chỉnh của khe hở điện trong các điều kiện áp suất không khí khác nhau

2, Ảnh hưởng của áp suất thấp đến sự tăng nhiệt độ của sản phẩm.

Các sản phẩm điện tử trong quá trình hoạt động bình thường sẽ tạo ra một lượng nhiệt nhất định, lượng nhiệt sinh ra và sự chênh lệch giữa nhiệt độ môi trường được gọi là độ tăng nhiệt độ.Nhiệt độ tăng quá mức có thể gây bỏng, hỏa hoạn và các rủi ro khác, Do đó, giá trị giới hạn tương ứng được quy định trong GB4943, GB8898 và các tiêu chuẩn an toàn khác, nhằm ngăn ngừa các nguy cơ tiềm ẩn do nhiệt độ tăng quá mức.

Sự gia tăng nhiệt độ của các sản phẩm sưởi ấm bị ảnh hưởng bởi độ cao.Độ tăng nhiệt độ thay đổi gần như tuyến tính theo độ cao và độ dốc của sự thay đổi phụ thuộc vào cấu trúc của sản phẩm, khả năng tản nhiệt, nhiệt độ môi trường và các yếu tố khác.

Tản nhiệt của các sản phẩm nhiệt có thể được chia thành ba hình thức: dẫn nhiệt, tản nhiệt đối lưu và bức xạ nhiệt.Sự tản nhiệt của một số lượng lớn các sản phẩm sưởi ấm chủ yếu phụ thuộc vào sự trao đổi nhiệt đối lưu, nghĩa là nhiệt của các sản phẩm sưởi ấm phụ thuộc vào trường nhiệt độ do chính sản phẩm tạo ra để di chuyển độ dốc nhiệt độ của không khí xung quanh sản phẩm.Ở độ cao 5000m, hệ số truyền nhiệt thấp hơn 21% so với giá trị ở mực nước biển và nhiệt truyền qua tản nhiệt đối lưu cũng thấp hơn 21%.Nó sẽ đạt 40% ở độ cao 10.000 mét.Việc giảm truyền nhiệt do tản nhiệt đối lưu sẽ dẫn đến tăng nhiệt độ sản phẩm.

Khi độ cao tăng, áp suất khí quyển giảm dẫn đến hệ số nhớt của không khí tăng và truyền nhiệt giảm.Điều này là do truyền nhiệt đối lưu không khí là truyền năng lượng thông qua va chạm phân tử;Khi tăng chiều cao, áp suất khí quyển giảm và mật độ không khí giảm, dẫn đến số lượng phân tử không khí giảm và dẫn đến truyền nhiệt giảm.

Ngoài ra, còn có một yếu tố khác ảnh hưởng đến quá trình tản nhiệt đối lưu của dòng cưỡng bức, đó là mật độ không khí giảm sẽ kéo theo sự giảm áp suất khí quyển. Mật độ không khí giảm ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tản nhiệt của quá trình tản nhiệt đối lưu cưỡng bức. .Tản nhiệt đối lưu cưỡng bức dựa vào luồng không khí để lấy đi nhiệt.Nói chung, quạt làm mát được sử dụng bởi động cơ giữ cho lưu lượng thể tích của luồng không khí đi qua động cơ không thay đổi,Khi chiều cao tăng lên, tốc độ dòng khí giảm xuống, ngay cả khi thể tích của luồng không khí vẫn giữ nguyên, bởi vì khối lượng riêng của không khí giảm.Vì nhiệt dung riêng của không khí có thể được coi là một hằng số trong phạm vi nhiệt độ liên quan đến các bài toán thực tế thông thường, nếu dòng không khí tăng nhiệt độ như nhau, nhiệt lượng mà dòng khối lượng hấp thụ ít hơn sẽ giảm đi, sản phẩm tỏa nhiệt bị ảnh hưởng xấu. bởi sự tích tụ, và sự gia tăng nhiệt độ của các sản phẩm sẽ tăng lên cùng với việc giảm áp suất khí quyển.

Ảnh hưởng của áp suất không khí đối với sự tăng nhiệt độ của mẫu, đặc biệt là đối với bộ phận làm nóng, được thiết lập bằng cách so sánh màn hình và bộ chuyển đổi trong các điều kiện nhiệt độ và áp suất khác nhau, theo lý thuyết về ảnh hưởng của áp suất không khí đối với nhiệt độ được mô tả ở trên, Trong điều kiện áp suất thấp, nhiệt độ của bộ phận làm nóng không dễ phân tán do số lượng phân tử trong vùng điều khiển giảm, dẫn đến nhiệt độ cục bộ tăng quá cao. phần tử đốt nóng, do nhiệt của phần tử không tự đốt nóng được truyền từ phần tử đốt nóng nên độ tăng nhiệt độ ở áp suất thấp thấp hơn ở nhiệt độ phòng.

3.Phần kết luận

Qua nghiên cứu và thực nghiệm rút ra các kết luận sau.Thứ nhất, theo định luật Baschen, các giá trị hiệu chỉnh của điện áp đánh thủng và khe hở điện trong các điều kiện áp suất không khí khác nhau được tóm tắt thông qua các thí nghiệm.Cả hai dựa trên lẫn nhau và tương đối thống nhất; Thứ hai, theo phép đo mức tăng nhiệt độ của bộ chuyển đổi và màn hình trong các điều kiện áp suất không khí khác nhau, mức tăng nhiệt độ và áp suất không khí có mối quan hệ tuyến tính và thông qua tính toán thống kê, phương trình tuyến tính có thể thu được nhiệt độ tăng và áp suất không khí ở các phần khác nhau.Lấy bộ điều hợp làm ví dụ,Hệ số tương quan giữa mức tăng nhiệt độ và áp suất không khí là -0,97 theo phương pháp thống kê, đây là mối tương quan âm cao.Tốc độ thay đổi của sự gia tăng nhiệt độ là cứ tăng thêm 1000m độ cao thì nhiệt độ tăng thêm 5-8%.Do đó, dữ liệu thử nghiệm này chỉ mang tính chất tham khảo và thuộc về phân tích định tính.Phép đo thực tế là cần thiết để kiểm tra các đặc tính của sản phẩm trong quá trình phát hiện cụ thể.


Thời gian đăng: 27-04-2023