Пробой диэлектриков

 

Любой диэлектрик может быть использован только при напряженностях поля, не превышающих некоторого предельного значения. Если напряженность поля превысит некоторое критическое значение, произойдет пробой диэлектрика, при этом сквозной ток, идущий через диэлектрик, резко возрастает, а сопротивление диэлектрика падает до очень низкой величины. Схематически зависимость тока через диэлектрик от напряжения может быть представлена графиком (рис.2.24).

В месте пробоя возникает искра или даже электрическая дуга, которая может вызвать оплавление, обгорание, растрескивание и тому подобные изменения, как диэлектрика, так и электродов. После снятия напряжения в пробитом твердом диэлектрике может быть обнаружен след пробоя в виде проби­того (откуда и название явления пробой), про­плавленного, прожженного и т. п. отверстия, вообще говоря, неправильной формы. При по­вторном приложении напряжения к ранее под­вергавшейся пробою твердой изоляции, пробой по месту прежнего пробоя, как правило, проис­ходит при сравнительно низком напряжении. Если же пробой произошел в жидком или газообразном диэлектрике, то в силу большой подвижности частиц после снятия напря­жения пробитый участок диэлектрика может полностью восстанавливать перво­начальную величину пробивного напряжения (конечно, если мощность и длительность электрической дуги не были настолько значительны, чтобы вызвать существенные необратимые изменения диэлектрика).

Наибольшее значение напряжения, которое было приложено к диэлектрику в момент пробоя, называется пробивным напряжением U_пр, а соответствующую напряженность поля – электрической прочностью диэлектрика Е _пр . Электрическая прочность определяется величиной пробивного напряжения, отнесенного к толщине диэлектрика h в месте пробоя

Е _пр = U_пр/ h (2.69)

 

Электрическую прочность удобно выражать в МВ/м.

В большинстве случаев при возрастании h величина Е _пр уменьшается, т.е. величина U_пр возрастает с увеличением изоляции не линейно, а медленнее, как показано на рис.2.25.Таким образом, тонкослойная изоляция с точки зрения использования ее электрической прочности предпочтительнее толстослойной. Однако при переходе к особо тонким слоям начинают сказываться неизбежные неоднородности материала и Е _пр опять начинает снижаться.