Известно, что изоляторы столбикового типа с введенными в них электродами отличаются малыми габаритами, массой и удобством их монтажа. Однако для обеспечения заданной электрической прочности изготовление этих изоляторов вызывает большие трудности по сравнению с изготовлением изоляторов другого типа. Ввиду наибольшего значения напряженности поля в таких изоляторах технология изготовления компаунда и оптимизация формы внутренних электродов должны быть весьма высокими. Поскольку в таких изоляторах зависимость максимальной напряженности поля от параметров их профиля, а также от влияния вводимых в диэлектрик электродов особенно значительна, рассмотрим ее более детально.
Известно, что существенным недостатком данного типа опорных изоляторов является усиление их внутренней напряженности. Оценим влияние вводимых в компаунд электродов на максимальную напряженность внутри изоляторов.
Рассмотрим вначале промежуток между токопроводом и оболочкой с Ro/ro = 3,2, в котором расположены полусферические электроды с радиусом гт.сф на токопроводе и r0сф у оболочки (рис. 35,6). Пусть r0 Сф = гт.сф = 0,6r0, а промежуток между электродами с радиусами r0сф и rт.сф равен r0. Тогда зависимость относительной напряженности Е/Еср в этом промежутке от расстояния Ri, как показали расчеты, может быть представлена в виде кривой 1 (рис. 35, а). Величина Еср является средней напряженностью в коаксиальных цилиндрах с Ro/ro — 3,2. Из анализа этой кривой видно, что максимальная относительная напряженность Ет/ЕСр равна 4,18 и находится на поверхности сферического электрода гт.Сф.
Рис. 35. Зависимости относительной напряженности Е1ЕСР от Ri (о) вдоль оси изолятора столбикового типа с внутренним электродом (б) /-е1В=1 И Г0 сф=гт.сф=О,6r0; 2 — етв= = 4. изолятор Из2; 3— gTB = 4, радиус гт.сф изолятора Из2 увеличен в 1,6 раз; 4 — ет»=4, изолятор Из2 заменен на Из1
При введении подобных электродов в тело цилиндрического опорного изолятора (Из3 на рис. 35, б) с радиусом гц = r0 и етв = 4 напряженность Ет на поверхности полусфер уменьшится до 3,76Eср, или на 10%. Замена цилиндрической формы изолятора на коническую (Из2, рис. 35, б) снизит напряженность Ет до 3.4 Еср (кривая 2 на рис. 35, а), а увеличение радиуса.
В таблице приведена напряженность поля внутри изолятора (рис. 36) по его оси (точки 11—16) и на поверхности электрода (точки 1-6 и 01 06) значения напряженности Е отнесены к EСр в промежутке токопровод — оболочка:
Увеличение rт.сф до 1,6r0 при том же значении rтор вызывает снижение напряженности в центре внутреннего электрода на 16% при одновременном ее возрастании в периферийной зоне (более чем на 20%), где она начинает превышать напряженность центральной части электрода. Следовательно, увеличение Гт.сф приводит к некоторому снижению величины Ет в изоляторе и к изменению ее местоположения: из центральной зоны внутреннего электрода она перемещается в его периферийную часть, резко увеличивая активную площадь электродов. Например, внутренние электроды с радиусом гТ.сф, увеличенным до 1,6r0, имеют активную площадь, более чем в 4 раза превосходящую активную площадь электродов при гТСф = r0, и поэтому для п# = 10 сроки службы эпоксидного компаунда будут в обоих случаях одинаковы.
Увеличение диаметра самого опорного изолятора способствует появлению в твердом диэлектрике краевого эффекта. При гц = 0,8r0 слой твердого диэлектрика, отделяющий поверхность внутреннего электрода от газа (см. рис. 36, точка 5), относительно тонок и напряженность Ет в этой зоне уменьшена из-за различной электрической проницаемости твердого и газового диэлектриков. Увеличение радиуса гц приводит к возрастанию этого слоя и соответственно к росту напряженности Ет в указанной области, которая может превысить напряженность в центре электрода. Изменения радиуса цилиндра гц должны быть учтены при создании опорных изоляторов данного типа.
