Εισαγωγή
Προς το παρόν, η κύρια αιτία δυσλειτουργιών στην πραγματική λειτουργία ομοαξονικών καλωδίων ραδιοσυχνοτήτων με μόνωση αέρα είναι εσωτερικά ελαττώματα, ελαττώματα διεπαφής ή επιφανειακά ξένα σώματα που σχηματίζονται κατά την κατασκευή των μονωτικών παρεμβυσμάτων και τη λειτουργία των καλωδίων. Αυτά τα ελαττώματα θα παραμορφώσουν σοβαρά την κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου και θα προκαλέσουν επαναλαμβανόμενα περιστατικά υπό τάση AC. Το φαινόμενο εκφόρτισης της διάσπασης και της κατάσβεσης οδηγεί σε διηλεκτρική γήρανση, επιταχυνόμενη διάβρωση και μείωση της διηλεκτρικής αντοχής, οδηγώντας τελικά σε διάσπαση [8-11]. Επιπλέον, η μερική εκφόρτιση σχετίζεται στενά με το σχηματισμό και την ανάπτυξη ηλεκτρικών δέντρων: οι μερικές εκκενώσεις σε διηλεκτρικές οπές οδηγούν στο σχηματισμό αρχικών ηλεκτρικών δέντρων και οι μερικές εκκενώσεις στα κανάλια διακλάδωσης προάγουν περαιτέρω την ανάπτυξη ηλεκτρικών δέντρων και τελικά προκαλούν τη διάσπαση της μόνωσης , προκαλώντας μεγάλες απώλειες. . Το σχήμα 1 δείχνει μια φωτογραφία δείγματος καλωδίου όπου σημειώθηκε εξωτερική μερική εκφόρτιση. Ως εκ τούτου, είναι πολύ σημαντικό να μελετηθεί ο αντίκτυπος των τυπικών ελαττωμάτων στην κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου των βασικών μονωτικών στοιχείων ομοαξονικών καλωδίων ραδιοσυχνοτήτων με μόνωση αέρα.
Εικ.1 Δείγμα καλωδίου με εξωτερική μερική εκφόρτιση
Αυτή η εργασία δημιουργεί ένα μοντέλο προσομοίωσης ομοαξονικού καλωδίου ραδιοσυχνοτήτων με μόνωση αέρα με βάση αριθμητικά μοντέλα και πειραματικά δεδομένα και εκτελεί υπολογισμούς προσομοίωσης σχετικά με τις επιπτώσεις των τριών παραπάνω ελαττωμάτων στην κατανομή της έντασης του ηλεκτρικού πεδίου. Τα αποτελέσματα της έρευνας μπορούν να παρέχουν μια θεωρητική βάση για την πρόληψη και τον έλεγχο ελαττωμάτων των καλωδίων ραδιοσυχνοτήτων.
Μοντέλο ομοαξονικού καλωδίου RF χωρίς ελαττώματα
- Πρότυπο κτίριο
Στα ομοαξονικά καλώδια ραδιοσυχνοτήτων υψηλής ισχύος, η χρήση της δομής μόνωσης αέρα μπορεί να βελτιώσει την ισχύ μετάδοσης της. Άλλα μέτρα περιλαμβάνουν την αύξηση του μεγέθους και τη χρήση ανθεκτικών σε υψηλές θερμοκρασίες υλικών [15]. Το μονωτικό παρέμβυσμα PTFE είναι μια ευρέως χρησιμοποιούμενη δομή μόνωσης αέρα. Το μονωτικό παρέμβυσμα είναι φωλιασμένο μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού αγωγού για να χρησιμεύσει ως μηχανική υποστήριξη και μόνωση. Ο σωλήνας είναι γεμάτος με αέρα, όπως φαίνεται στο σχήμα 2.
Προκειμένου να μελετηθεί ο αντίκτυπος των ελαττωμάτων της φλάντζας μόνωσης στην κατανομή ηλεκτρικού πεδίου των ομοαξονικών καλωδίων ραδιοσυχνοτήτων, κατασκευάστηκε ένα μοντέλο ομοαξονικού καλωδίου ραδιοσυχνότητας με μόνωση αέρα που περιέχει εσωτερικούς και εξωτερικούς αγωγούς και παρεμβύσματα μόνωσης και η ακρίβεια του μοντέλου επαληθεύτηκε μέσω πειράματα.
Με βάση αυτό το μοντέλο, μελετήθηκαν οι αλλαγές στην κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου όταν υπάρχουν εσωτερικές φυσαλίδες, ξένα επιφανειακά ελαττώματα και ελαττώματα διεπαφής στο μονωτικό παρέμβυσμα και σε σύγκριση με εκείνα χωρίς ελαττώματα, εξήχθησαν τα ακόλουθα συμπεράσματα:
(1) Οι παράμετροι σχήματος και θέσης της εσωτερικής φυσαλίδας θα έχουν αντίκτυπο στην κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου: όταν το μήκος του ημιάξονα της φυσαλίδας a αυξάνεται, ο βαθμός παραμόρφωσης του ηλεκτρικού πεδίου μειώνεται και οι επιπτώσεις του μήκους ο ημιάξονας των b και c στην ένταση του ηλεκτρικού πεδίου έχουν αντίθετους κανόνες. η απόσταση της θέσης της φυσαλίδας Όσο πιο κοντά είναι ο εσωτερικός αγωγός, τόσο πιο σοβαρή θα είναι η παραμόρφωση του ηλεκτρικού πεδίου.
(2) Οι επιδράσεις των μεταλλικών ξένων σωμάτων και των μη μεταλλικών ξένων σωμάτων στην ένταση του επιφανειακού πεδίου έχουν παρόμοιους κανόνες:
Τα ξένα σώματα στην κοιλιά της μονωτικής φλάντζας έχουν μεγαλύτερη επίδραση στο ηλεκτρικό πεδίο. Καθώς το μέγεθος του ξένου σώματος αυξάνεται, ο βαθμός παραμόρφωσης του ηλεκτρικού πεδίου αυξάνεται και το εύρος επιρροής αυξάνεται. πολλαπλά ξένα σώματα Όταν υπάρχουν ταυτόχρονα, η παραμόρφωση του ηλεκτρικού πεδίου στη διάταξη που μοιάζει με φύλλο είναι πιο σοβαρή. Από τα δύο ξένα αντικείμενα, τα αγώγιμα σωματίδια έχουν μεγαλύτερη επίδραση στην ένταση του ηλεκτρικού πεδίου.
(3) Η επίδραση των ελαττωμάτων της διεπαφής των εσωτερικών και εξωτερικών αγωγών στην ένταση του ηλεκτρικού πεδίου συσχετίζεται αρνητικά με το πάχος του ελαττώματος και συσχετίζεται θετικά με το βάθος του ελαττώματος. Όταν το ελάττωμα της διεπαφής είναι ένα αιχμηρό τρίγωνο, η παραμόρφωση του ηλεκτρικού πεδίου είναι πιο σοβαρή.
Συνοπτικά, μεταξύ των τριών τύπων ελαττωμάτων, το ελάττωμα που έχει τη μεγαλύτερη επίδραση στην κατανομή του ηλεκτρικού πεδίου και προκαλεί την πιο σοβαρή παραμόρφωση του ηλεκτρικού πεδίου είναι το ξένο υλικό της επιφάνειας στο μονωτικό παρέμβυσμα, ακολουθούμενο από τα ελαττώματα της διεπαφής. Συγκριτικά, η πρόσκρουση των εσωτερικών φυσαλίδων είναι μικρότερη, αλλά σε συνθήκες εργασίας υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης Μπορεί να προκύψει μακροχρόνια μερική εκφόρτιση υπό την κατάσταση, που οδηγεί σε υποβάθμιση της μόνωσης, η οποία δεν μπορεί να αγνοηθεί.