Introducere
În prezent, principala cauză a defecțiunilor în funcționarea efectivă a cablurilor coaxiale RF izolate cu aer sunt defectele interne, defectele de interfață sau corpurile străine de suprafață formate în timpul fabricării garniturilor izolatoare și a funcționării cablurilor. Aceste defecte vor distorsiona grav distribuția câmpului electric și vor produce apariții repetate sub tensiune AC. Fenomenul de descărcare de defalcare și stingere duce la îmbătrânirea dielectrică, coroziune accelerată și reducerea rigidității dielectrice, ducând în cele din urmă la defecțiune [8-11]. În plus, descărcarea parțială este strâns legată de formarea și creșterea arborilor electrici: descărcările parțiale în găurile dielectrice duc la formarea arborilor electrici inițiali, iar descărcările parțiale în canalele de ramuri promovează și mai mult creșterea arborilor electrici și, în cele din urmă, provoacă defectarea izolației. , provocând pierderi mari. . Figura 1 prezintă o fotografie a unui eșantion de cablu în care a avut loc descărcarea parțială externă. Prin urmare, este de mare importanță să studiem impactul defectelor tipice asupra distribuției câmpului electric al componentelor cheie de izolație ale cablurilor coaxiale de radiofrecvență izolate cu aer.
Fig.1 O mostră de cablu cu o descărcare parțială externă
Această lucrare construiește un model de simulare a cablului coaxial de radiofrecvență izolat în aer pe baza modelelor numerice și a datelor experimentale și realizează calcule de simulare asupra efectelor celor trei defecte de mai sus asupra distribuției intensității câmpului electric. Rezultatele cercetării pot oferi o bază teoretică pentru prevenirea defectelor și controlul cablurilor de radiofrecvență.
Model de cablu coaxial RF izolat cu aer fără defecte
- Clădire model
În cablurile coaxiale de frecvență radio de mare putere, utilizarea structurii de izolare a aerului poate îmbunătăți puterea de transmisie. Alte măsuri includ creșterea dimensiunii și utilizarea materialelor rezistente la temperaturi înalte [15]. Garnitura izolatoare PTFE este o structură de izolare a aerului utilizată în mod obișnuit. Garnitura izolatoare este amplasată între conductorii interior și exterior pentru a servi drept suport mecanic și izolație. Conducta este umplută cu aer, așa cum se arată în Figura 2.
Pentru a studia impactul defectelor garniturii de izolație asupra distribuției câmpului electric al cablurilor coaxiale de radiofrecvență, a fost construit un model de cablu coaxial de radiofrecvență izolat cu aer, care conține conductori interiori și exteriori și garnituri de izolație, iar acuratețea modelului a fost verificată prin experimente.
Pe baza acestui model au fost studiate modificările distribuției câmpului electric atunci când există bule interne, materii străine de suprafață și defecte de interfață în garnitura izolatoare, iar comparativ cu cele fără defecte s-au tras următoarele concluzii:
(1) Parametrii de formă și poziție ai bulei interne vor avea un impact asupra distribuției câmpului electric: atunci când lungimea semiaxei bulei a crește, gradul de distorsiune a câmpului electric scade și efectele lungimii semiaxa lui b și c pe intensitatea câmpului electric au reguli opuse; distanța poziției bulei Cu cât conductorul interior este mai aproape, cu atât distorsiunea câmpului electric va fi mai gravă.
(2) Efectele corpurilor străine metalice și a corpurilor străine nemetalice asupra intensității câmpului de suprafață au reguli similare:
corpurile străine de pe burta garniturii izolatoare au un impact mai mare asupra câmpului electric; pe măsură ce dimensiunea corpului străin crește, gradul de distorsiune a câmpului electric crește și sfera de influență crește; mai multe corpuri străine Când sunt prezente în același timp, distorsiunea câmpului electric în aranjamentul sub formă de foi este mai severă. Dintre cele două obiecte străine, particulele conductoare au un impact mai mare asupra intensității câmpului electric.
(3) Impactul defectelor de interfață ale conductorilor interior și exterior asupra intensității câmpului electric este corelat negativ cu grosimea defectului și corelat pozitiv cu adâncimea defectului. Când defectul de interfață este un triunghi ascuțit, distorsiunea câmpului electric este mai gravă.
Pe scurt, dintre cele trei tipuri de defecte, defectul care are cel mai mare impact asupra distribuției câmpului electric și provoacă cea mai severă distorsiune a câmpului electric este corpul străin de suprafață de pe garnitura izolatoare, urmat de defectele de interfață. În comparație, impactul bulelor interne este mai mic, dar în condiții de lucru cu temperatură ridicată și presiune înaltă pot apărea descărcari parțiale pe termen lung, ceea ce duce la degradarea izolației, care nu poate fi ignorată.