Einfluss von niedrigem Luftdruck (über 2000 m über dem Meeresspiegel) auf die Sicherheitsleistung elektronischer Produkte

1,Isoliermaterialien im elektrischen Feld werden aufgrund ihrer Isolationsstärke ebenfalls zerstört und verlieren ihre Isolationsleistung, was zu einem Isolationsdurchschlag führt.

Die Standards GB4943 und GB8898 legen gemäß den vorliegenden Forschungsergebnissen die elektrische Luftstrecke, die Kriechstrecke und die Isolationsdurchdringungsstrecke fest, aber diese Medien werden durch Umgebungsbedingungen beeinflusst, z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftdruck, Verschmutzungsgrad usw., die die Isolationsfestigkeit verringern oder Ausfälle, wobei der Luftdruck den offensichtlichsten Einfluss auf das elektrische Spiel hat.

Gas erzeugt geladene Teilchen auf zwei Arten: Zum einen durch Kollisionsionisation, bei der Atome in einem Gas mit Gasteilchen kollidieren, um Energie zu gewinnen und von niedrigen auf hohe Energieniveaus zu springen.Wenn diese Energie einen bestimmten Wert überschreitet, werden Atome in freie Elektronen und positive Ionen ionisiert. Die andere ist die Oberflächenionisation, bei der Elektronen oder Ionen auf eine feste Oberfläche einwirken, um genügend Energie auf die Elektronen auf der festen Oberfläche zu übertragen, sodass diese Elektronen entstehen Sie gewinnen genügend Energie, sodass sie die potenzielle Energiebarriere der Oberfläche überschreiten und die Oberfläche verlassen.

Unter der Wirkung einer bestimmten elektrischen Feldstärke fliegt ein Elektron von der Kathode zur Anode und erfährt dabei eine Stoßionisation.Nachdem die erste Kollision mit dem Gaselektron eine Ionisierung bewirkt, haben Sie ein zusätzliches freies Elektron.Die beiden Elektronen werden durch Kollisionen ionisiert, während sie zur Anode fliegen. Somit haben wir nach der zweiten Kollision vier freie Elektronen.Diese vier Elektronen wiederholen denselben Zusammenstoß, wodurch mehr Elektronen entstehen und eine Elektronenlawine entsteht.

Nach der Luftdrucktheorie ist der Luftdruck bei konstanter Temperatur umgekehrt proportional zum durchschnittlichen freien Elektronenhub und dem Gasvolumen.Wenn die Höhe zunimmt und der Luftdruck abnimmt, erhöht sich der durchschnittliche freie Hub geladener Teilchen, was die Ionisierung des Gases beschleunigt, sodass die Durchbruchspannung des Gases abnimmt.

Die Beziehung zwischen Spannung und Druck ist:

Darin: P – Der Luftdruck am Betriebspunkt

P0– Standardatmosphärendruck

Up—Äußere Isolationsentladungsspannung am Arbeitspunkt

U0—Entladespannung der äußeren Isolierung bei Normalatmosphäre

n – Charakteristischer Index der externen Isolationsentladungsspannung, der mit abnehmendem Druck abnimmt

Bezüglich der Größe des charakteristischen Index n-Werts der abnehmenden externen Isolationsentladungsspannung liegen derzeit keine klaren Daten vor, und aufgrund der Unterschiede in den Testmethoden, einschließlich der Einheitlichkeit, sind zahlreiche Daten und Tests zur Überprüfung erforderlich des elektrischen Feldes, die Konsistenz der Umgebungsbedingungen, die Kontrolle des Entladungsabstands und die Bearbeitungsgenauigkeit der Prüfwerkzeuge wirken sich auf die Genauigkeit der Prüfung und der Daten aus.

Bei niedrigerem Luftdruck sinkt die Durchschlagsspannung.Dies liegt daran, dass die Dichte der Luft mit sinkendem Druck abnimmt, sodass die Durchbruchspannung sinkt, bis der Effekt der abnehmenden Elektronendichte bei zunehmender Verdünnung des Gases zum Tragen kommt. Danach steigt die Durchbruchspannung an, bis das Vakuum nicht mehr durch Gasleitung verursacht werden kann abbauen.Der Zusammenhang zwischen Druckdurchschlagsspannung und Gas wird im Allgemeinen durch das Bashen-Gesetz beschrieben.

Mit Hilfe des Baschenschen Gesetzes und einer Vielzahl von Tests werden nach der Datenerfassung und -verarbeitung die Korrekturwerte der Durchschlagspannung und der elektrischen Lücke unter verschiedenen Luftdruckbedingungen ermittelt.

Siehe Tabelle 1 und Tabelle 2

Luftdruck (kPa)

79,5

75

70

67

61,5

58,7

55

Änderungswert(n)

0,90

0,89

0,93

0,95

0,89

0,89

0,85

Tabelle 1 Korrektur der Durchbruchspannung bei unterschiedlichem Luftdruck

Höhe (m) Luftdruck (kPa) Korrekturfaktor (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

Tabelle 2 Korrekturwerte des elektrischen Luftspiels bei unterschiedlichen Luftdruckbedingungen

2, Auswirkung von niedrigem Druck auf den Temperaturanstieg des Produkts.

Elektronische Produkte erzeugen im Normalbetrieb eine bestimmte Wärmemenge. Die erzeugte Wärme und der Unterschied zwischen der Umgebungstemperatur werden als Temperaturanstieg bezeichnet.Ein übermäßiger Temperaturanstieg kann zu Verbrennungen, Bränden und anderen Risiken führen. Daher ist der entsprechende Grenzwert in GB4943, GB8898 und anderen Sicherheitsstandards festgelegt, um mögliche Gefahren durch einen übermäßigen Temperaturanstieg zu verhindern.

Der Temperaturanstieg von Heizprodukten wird durch die Höhe beeinflusst.Der Temperaturanstieg variiert ungefähr linear mit der Höhe und die Steigung der Änderung hängt von der Struktur des Produkts, der Wärmeableitung, der Umgebungstemperatur und anderen Faktoren ab.

Die Wärmeableitung thermischer Produkte kann in drei Formen unterteilt werden: Wärmeleitung, Konvektionswärmeableitung und Wärmestrahlung.Die Wärmeableitung einer großen Anzahl von Heizprodukten hängt hauptsächlich vom Konvektionswärmeaustausch ab, d. h. die Wärme von Heizprodukten hängt von dem vom Produkt selbst erzeugten Temperaturfeld ab, um den Temperaturgradienten der Luft um das Produkt herum auszubreiten.In einer Höhe von 5000 m ist der Wärmeübergangskoeffizient um 21 % niedriger als der Wert auf Meereshöhe, und auch die durch konvektive Wärmeableitung übertragene Wärme ist um 21 % niedriger.Auf 10.000 Metern werden es 40 % sein.Die Verringerung der Wärmeübertragung durch konvektive Wärmeableitung führt zu einem Anstieg der Produkttemperatur.

Mit zunehmender Höhe nimmt der Atmosphärendruck ab, was zu einem Anstieg des Luftviskositätskoeffizienten und einer Verringerung der Wärmeübertragung führt.Dies liegt daran, dass die konvektive Luftwärmeübertragung die Übertragung von Energie durch molekulare Kollision ist. Mit zunehmender Höhe nimmt der Atmosphärendruck ab und die Luftdichte nimmt ab, was zu einer Verringerung der Anzahl der Luftmoleküle und damit zu einer Verringerung der Wärmeübertragung führt.

Darüber hinaus gibt es einen weiteren Faktor, der die konvektive Wärmeableitung der erzwungenen Strömung beeinflusst, nämlich die Abnahme der Luftdichte geht mit einer Abnahme des atmosphärischen Drucks einher. Die Abnahme der Luftdichte wirkt sich direkt auf die Wärmeableitung der erzwungenen Konvektionswärmeableitung aus .Die Wärmeableitung durch erzwungene Konvektion beruht auf der Luftströmung, die die Wärme abführt.Im Allgemeinen sorgt der vom Motor verwendete Kühlventilator dafür, dass der Volumenstrom der durch den Motor strömenden Luft unverändert bleibt. Mit zunehmender Höhe nimmt der Massenstrom des Luftstroms ab, auch wenn das Volumen des Luftstroms gleich bleibt Die Dichte der Luft nimmt ab.Da die spezifische Wärme der Luft als Konstante über den gesamten Temperaturbereich angesehen werden kann, der bei gewöhnlichen praktischen Problemen auftritt, wird bei einer Erhöhung der Luftströmung bei gleicher Temperatur die vom Massenstrom aufgenommene Wärme geringer und die Heizprodukte werden nachteilig beeinflusst durch die Ansammlung, und der Temperaturanstieg der Produkte wird mit der Verringerung des atmosphärischen Drucks zunehmen.

Der Einfluss des Luftdrucks auf den Temperaturanstieg der Probe, insbesondere auf das Heizelement, wird durch den Vergleich des Displays und des Adapters unter verschiedenen Temperatur- und Druckbedingungen gemäß der oben beschriebenen Theorie des Einflusses des Luftdrucks auf die Temperatur ermittelt. Unter der Bedingung eines niedrigen Drucks lässt sich die Temperatur des Heizelements aufgrund der Verringerung der Anzahl der Moleküle im Steuerbereich nicht leicht verteilen, was zu einem zu hohen lokalen Temperaturanstieg führt. Diese Situation hat nur geringe Auswirkungen auf nicht selbst- Heizelemente, da die Wärme nicht selbstheizender Elemente vom Heizelement übertragen wird, sodass der Temperaturanstieg bei niedrigem Druck geringer ist als bei Raumtemperatur.

3.Abschluss

Durch Forschung und Experimente werden die folgenden Schlussfolgerungen gezogen.Zunächst werden aufgrund des Baschenschen Gesetzes die Korrekturwerte der Durchbruchspannung und der elektrischen Lücke unter verschiedenen Luftdruckbedingungen durch Experimente zusammengefasst.Die beiden basieren aufeinander und sind relativ einheitlich. Zweitens besteht gemäß der Messung des Temperaturanstiegs des Adapters und der Anzeige unter verschiedenen Luftdruckbedingungen eine lineare Beziehung zwischen Temperaturanstieg und Luftdruck und durch statistische Berechnung die lineare Gleichung des Temperaturanstiegs und des Luftdrucks in verschiedenen Teilen erhalten werden.Nehmen Sie den Adapter als Beispiel. Der Korrelationskoeffizient zwischen Temperaturanstieg und Luftdruck beträgt gemäß der statistischen Methode -0,97, was einer hohen negativen Korrelation entspricht.Die Änderungsrate des Temperaturanstiegs besteht darin, dass der Temperaturanstieg pro 1000 m Höhenunterschied um 5–8 % zunimmt.Daher dienen diese Testdaten nur als Referenz und gehören zur qualitativen Analyse.Eine tatsächliche Messung ist erforderlich, um die Eigenschaften des Produkts während der spezifischen Erkennung zu überprüfen.


Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27. April 2023