Curvas de Paschen para la ruptura DC en Argón

Study of DC Breakdown Voltage in Low Pressure Argon and Nitrogen Gases for Several Electrode Gap

Para los presentes análisis, serán necesarias las siguientes gráficas:

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Figura 1 : Curvas de Paschen para la ruptura DC en Argón, gap de: 3 cm, 4 cm, 5 cm.

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Figura 2: Curvas de Paschen para la ruptura DC en Nitrogeno, gap de: 3 cm, 4 cm, 5 cm.

¿Cómo incide la distancia del gap?

Las figuras (1 y 2) muestran la variación de la tensión de ruptura en función del parámetro pd (producto de la presión del gas y de la distancia del gap). (Yaseen, 2017)

En el lado izquierdo de la curva, la tensión de ruptura (Vb) disminuye con el aumento de la presión de gas y la distancia del gap.

La corriente de descarga es proporcional a V3/2/d2 (distancia entre electrodos(d)), y a partir de estas cifras, se puede observar que la distancia entre electrodos de 5 cm tiene una corriente de descarga mayor y 3 cm una corriente de descarga menor. (Yaseen, 2017)

También la tensión mínima de ruptura (Vb)min y pdmin aumenta con el aumento de la distancia del gap.

¿Qué incidencia tiene el cambio de presión en la tensión de ruptura de cada gas?

Estos resultados pueden explicarse por la disminución de la frecuencia de colisión. A baja presión de gas, la trayectoria libre media de los electrones es más larga y la probabilidad de colisión era menor que a alta presión de gas, por lo que hubo pocas colisiones.

A la derecha, la tensión de ruptura aumenta lentamente con el aumento de la presión del gas, es decir, la sección transversal de ionización aumenta, con el aumento de pd. Por lo tanto, los electrones necesitan más energía para ionizar los átomos neutros. (Yaseen, 2017)

¿Cuál de los gases empleados tiene mejores propiedades como aislante? ¿Podría masificarse su uso?

El argón tiene un valor (Vb)min menor que el nitrógeno. Este resultado depende de la sección transversal de colisión del gas, que se relaciona con el coeficiente de electrones secundarios y la electro-negatividad del nitrógeno. (Yaseen, 2017)

Dielectric Strength of Breakdown Voltage of Nitrogen and Carbon-dioxide

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Figura 3. Factor de campo para cada radio de esfera y gap entre esferas (mm.)

¿Cómo afecta la naturaleza de la señal (DC, AC e Impulso) en el comportamiento de la descarga?

En todas las condiciones, se encuentra que tanto el voltaje de ruptura de AC como el de DC de N2 son más altos que el de CO2. Esto puede describirse como N2 tiene una energía de ionización de 15,6 eV y CO2 de 14,4 eV, lo que significa que N2 necesita más energía que el CO2. Por lo tanto, el CO2 es más fácil de ionizar que el N2 para alcanzar la condición de descomposición, a pesar de que el CO2 es un gas electronegativo. (Singhasathein A.1)

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