Aisladores de ruptura dieléctrica y capas de alto voltaje
Mella
Voy a usar 230 kV como voltaje de referencia para el siguiente ejemplo;
Sé que si coloco una pieza de metal demasiado cerca de una fuente de 230 kV, romperá el aire y saltará a la pieza de metal provocando una chispa visible, incluso si la pieza de metal está flotando en el aire y no completa un circuito visible.
También sé que cuando un dieléctrico se rompe, reduce drásticamente sus propiedades resistivas y puede actuar como un conductor.
Digamos que la ruptura dieléctrica del aire en 230 kV es de 7 pulgadas.
Si coloco una pieza de metal conectada a tierra a 8 pulgadas de la fuente, no sucederá nada más que pequeñas corrientes insignificantes de inducción capacitiva.
Si coloco una pieza de metal flotante sin conexión a tierra a 4 pulgadas de la fuente, romperá el aire y causará una chispa visible, energizando la pieza de metal.
Ahora, ¿qué pasa si coloco una pieza de metal flotante sin conexión a tierra (pieza "A") a 4 pulgadas de la fuente y otra pieza de metal conectada a tierra (pieza "B") a 4 pulgadas de la pieza anterior A. En conjunto, la distancia total entre la pieza B y la fuente es de 8 pulgadas. ¿Los 230 kV descompondrían el aire de la fuente a la pieza A (chispa visible), causando que la pieza A se energice y luego descompondrían el aire de la pieza A a la pieza B (chispa visible) causando que la pieza B se energice a 230 kV y causando ¿una falta?
¿Puede continuar este ciclo si tuviera que colocar otra placa flotante sin conexión a tierra (pieza "C") a 4 pulgadas de A y luego colocar B a 4 pulgadas de C? (Fuente <-4”-> A <-4”-> C <-4”-> B) Luego, el aire hacia A se descompondría, luego el aire hacia C se descompondría, luego el aire hacia B se descompondría, lo que provocaría que B se energizara y se produjera una falla. ?
Si lo anterior es cierto, aquí está mi siguiente pregunta;
Si tengo guantes de goma clasificados para 20 kV y botas dieléctricas clasificadas para 20 kV, ¿eso se combina para hacer una clasificación total de 40 kV segura al tacto? O si hubiera dicho una fuente de 35 kV, ¿el voltaje rompería mis guantes, destruiría sus propiedades dieléctricas y luego rompería mis botas también? Lo que significa que el voltaje nominal total seguro al tacto sería de 20 kV, ya que es el más alto de cualquier dieléctrico.
Entiendo que si tuviéramos que construir un circuito con capacitores que actúan como aislantes, habría una caída de voltaje en cada capacitor que provocaría el efecto de capas, lo que haría que los guantes y las botas tuvieran un voltaje nominal total de 40 kV cuando se usaran juntos. Pero esto no incorpora el concepto de ruptura dieléctrica de los aisladores provocando un cambio significativo en su resistividad.
Gracias por la ayuda, proporcione detalles y razones de por qué su respuesta es la que es y, si es posible, explique la teoría detrás de ella. ¡Gracias!
Respuestas (3)
Sclrx
HV es más complicado que una simple suma, pero en su primera pregunta, cuando ocurre una ruptura entre A y B, debido a que el aire se convierte en un conductor, B ahora está aproximadamente en el potencial de A, lo que significa que la ruptura también ocurrirá entre B y C.
Para decirlo claramente, en su pregunta, B es un trampolín para el voltaje.
Ahora para la segunda pregunta, POR FAVOR NO HAGAS ESO
y por dos razones:
- El razonamiento anterior
- Tu vida está en juego, no permitas ninguna duda.
Para elaborar un poco, en su pregunta, usted es B, ¿qué cree que sucederá cuando (dije "cuando", no "si") el aislante se rompe?
Con respecto a su circuito con capacitores como aislantes, su razonamiento solo es teóricamente válido. En el mundo real, los condensadores tienen una resistencia paralela parásita cuyo valor puede variar enormemente, lo que significa que el voltaje no se compartirá de manera uniforme entre ellos, lo que puede provocar fallas.
Como conclusión, no sé lo que está tratando de lograr, pero busque capacitación y asesoramiento profesional.
Tony Estuardo EE75
Esto debería explicarse por sí mismo por qué el aislamiento no se suma. Todos los aisladores son dieléctricos y modelamos todos los dieléctricos, incluido el aire, como capacitores.
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
La ruptura rara vez es abrupta. Cambia de 3kV/mm en superficies planas y lisas secas a 1kV/mm como sugirió. Luego reduce 500 V/mm con alta humedad o rocío de la mañana. Esto a menudo provoca una pequeña corona de silenciosos tic-tac en los aisladores de vidrio de las líneas de distribución. Pero si los aisladores están realmente sucios, la fuga superficial reduce aún más el umbral de descarga parcial. En condiciones extremas de HVDC y HVAC, la limpieza anual del aislador debe realizarse en helicóptero y personal de servicio con trajes de jaula de Faraday y esto aún genera un arco. Los pájaros pequeños tienen suerte de no tener un acoplamiento de alta capacitancia con el aire. Tal vez por eso solo ves pajaritos en las líneas HVAC.
Lo que sucede es que cualquier polvo o contaminación con humedad provoca una descarga parcial como ESD y luego se repite a medida que te acercas rápidamente como un oscilador unijunction con más voltaje o un contador Geiger con más radiación y luego se descompone. Cuando está completamente desprovisto de moléculas de polvo, su descomposición es inmediata o casi.
El relámpago tiene una serie de descargas parciales antes del gran zap, pero no hay advertencia allí. Si siente que el vello de la nuca se eriza o le hace cosquillas, sabrá que se encuentra en un rango de campo E alto de un voltaje de CC alto. Los viejos televisores CRT harían esto en el vidrio emplomado, especialmente después de apagarlos, pero allí el vidrio proporciona un buen aislamiento pero aún permite la acumulación de estática en el exterior.
skyler xue
No estoy seguro, pero si la chispa aparece a 7 pulgadas o menos del voltaje, y pones la pieza "a" a 4 pulgadas, habría sido 4/7 de la potencia. Dado que 7*4/7=4, funcionaría para la pieza "b" pero no para la pieza "c". ¡Espero que esto ayude! pd: todavía no puedo entender la otra pregunta
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