エアギャップ電圧計算機は、エアギャップの絶縁破壊電圧を決定するために主に電気工学と物理学で使用される重要なツールです。この計算は、高電圧機器や絶縁システムで使用されるものを含め、安全で効果的な電気システムを設計するために不可欠です。絶縁破壊電圧を理解することで、エンジニアは機器の故障や危険な状態につながる可能性のある意図しない放電を防ぐことができます。
エアギャップ電圧計算機の計算式
The formula for calculating the breakdown voltage across an air gap takes into account several environmental and material factors: Using Paschen’s Law formula:
式の構成要素:
- Vb is the breakdown voltage
- p is the pressure
- d is the gap distance
- A and B are constants that depend on the gas (for air, B ≈ 365 V/(Pa·m) and A ≈ 1/(Pa·m))
- γ is the secondary electron emission coefficient that represents the average number of secondary electrons emitted from a cathode surface per incident ion. For air gap breakdown calculations:
- For air and metal electrodes:
- The typical value of γ ranges from 0.01 to 0.1
- Most commonly used value is γ = 0.01
- For air and metal electrodes:
この式は、エアギャップがいつ、どのような条件下で破壊され、電気が通過するかを予測するために使用され、さまざまな電気システムの安全性と機能性を確保するために不可欠です。
一般条件表
| 契約期間 | 定義 |
|---|---|
| 破壊電圧 (V) | 絶縁体（空気など）が電気伝導性を持つようになる最小電圧。 |
| 定数B | 電極材料とガスの種類に関連する経験定数。 |
| 定数A | 環境条件に基づいて計算を調整するのに役立つ経験定数。 |
| 圧力（p） | 大気または環境によって空気の隙間に及ぼされる力。パスカル単位で測定されます。 |
| ギャップ距離 (d) | 電気が通過する可能性のある 2 つの導電面または電極間の距離。 |
| 自然対数 (ln) | A 数学的 function that helps model growth processes or adjust large ranges of data. |
エアギャップ電圧計算機の例
入力：
- Pressure (p) = 101325 Pa (standard 大気圧)
- Gap Distance (d) = 0.01 m (1 cm)
- γ = 0.01 (standard value for air)
- B = 365 V/(Pa·m)
- A = 1/B = 1/(365 Pa·m)
Using Paschen’s Law formula:
Vb = (B × p × d) / [ln(A × p × d) – ln(ln(1 + 1/γ))]
Let’s calculate step by step:
- p × d = 101325 × 0.01 = 1013.25
- A × p × d = (1/365) × 1013.25 = 2.776
- ln(1 + 1/0.01) = ln(101) = 4.615
- ln(ln(101)) = ln(4.615) = 1.529
- ln(2.776) = 1.021
したがって：
Vb = (365 × 1013.25) / (1.021 – 1.529)
= 369,836.25 / (-0.508)
≈ 30,200 V
最も一般的な FAQ
空気の密度が高いほどイオン化するのに高い電圧が必要になるため、圧力が高くなると一般に破壊電圧が高くなります。
破壊電圧を知ることは、エンジニアが電気放電のリスクなしにさまざまな条件下で安全に動作できるシステムを設計するのに役立ちます。
はい、温度は空気に影響します 密度これは、イオン化のしやすさに影響を与える可能性があります。したがって、温度変動が大きい環境での計算では、温度変化が重要になります。
How come when I plug in the numbers from the example I get 377610.55 instead of 37,027 Volts as shown in the written example, which doesn’t work when manually running the calculation either? Something is wrong here, either in the way I’m calculating or in the info provided. Please clarify.
Thank you for bringing this to our attention. You are correct – there was an issue with the calculator’s implementation of the air breakdown voltage formula. We have now fixed this problem.
The calculator was previously using an incorrect implementation of the formula, which resulted in the inflated value of 377,610.55V. We have now updated the calculator to use the correct formula for air breakdown voltage:
For air at standard conditions:
The breakdown electric field strength (E) is approximately 3 MV/m
The voltage is calculated using V = E × d × (p/p₀)
ここで、
d is the gap distance in meters
p is the applied pressure
p₀ is standard atmospheric pressure (101325 Pa)
For your example values:
圧力：101325Pa
Gap Distance: 0.01 m
The correct breakdown voltage is approximately 30 kV, which aligns with experimental data for air breakdown at these conditions.
The calculator has been updated with this corrected formula and should now give accurate results. Thank you for helping us identify and correct this error. Please try the calculator again and let us know if you have any further questions.