Пробой диэлектриков.

 

Диэлектрики применяют в качестве электроизоляционных материалов в электрических установках, машинах и аппаратах, где они подвергаются действию высокого напряжения и могут быть разрушены силами электрического поля. Это явление называется пробоем диэлектрика. В результате пробоя происходит соединение друг с другом проводников, находящихся под напряжением. Свойство диэлектрика выдерживать высокое напряжение количественно выражают напряженностью электрического поля Епр, которая определяется величиной напряжения, когда происходит пробой (пробивное напряжение Uпр), отнесенной к единице толщины (h) диэлектрика:

кв/мм

Величина напряженности электрического поля (Епр), при которой произошел пробой диэлектрика, называется его электрической прочностью.
Сам процесс пробоя может произойти в результате нагрева диэлектрика проходящим через него электрическим током, когда сопротивление диэлектрика непрерывно уменьшается. Уменьшение сопротивления вследствие нагрева диэлектрика вызывает увеличение тока, что в сою очередь вызывает большее повышение температуры, до тех пор пока электрический ток не достигнет такой величины, при которой диэлектрик термически разрушается (проплавляется). В этом случае пробой диэлектрика называют тепловым пробоем. Место пробоя в диэлектрике (сквозной канал) имеет повышенную проводимость. Можно представить пробой диэлектрика и как результат увеличения количества свободных электронов. Количество свободных электронов с повышением напряженности поля быстро нарастает, и процесс нарастания электронов оканчивается пробоем диэлектрика. Такая форма пробоя называется электрическим пробоем.

Рис.52.Зависимость электрической Рис.53.Зависимость электрической

прочности диэлектрика от температуры прочности диэлектрика от времени

при тепловом пробое. воздействия электрического напряжения.

В случае теплового пробоя величина Епр (или Uпр) зависит от температуры диэлектрика (рис. 52). Аналогичная кривая наблюдается в случае зависимости этих величин от времени воздействия приложенного напряжения (рис. 53). Эту кривую часто называют «кривой жизни диэлектрика», так как по ней можно определить время жизни диэлектрика при заданной напряженности электрического поля. Электрическая прочность Епр диэлектрика в случае электрического пробоя не

зависит от температуры, но при более высоких температурах диэлектрика электрический пробой переходит в тепловой (рис. 54 ). При этом Епр­ диэлектрика уменьшается с ростом его температуры. Это объясняется тем, что, подогревая диэлектрик, мы облегчаем его тепловое разрушение.

Физическая природа пробоя диэлектриков.

 

Рис.54. Зависимость электрической прочности

диэлектрика от температуры при электрическом и тепловом пробое.

 

Итак, основными электрическими характеристиками, которые позволяют оценить электрические свойства электроизоляционных материалов, являются следующие:

 

удельное объемное сопротивление ;
удельная объемная проводимость ;
удельное поверхностное сопротивление ;

удельная поверхностная проводимость r wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> ;
диэлектрическая проницаемость ;
тангенс угла диэлектрических потерь s w:ascii="Cambria Math" w:h-ansi="Cambria Math"/><wx:font wx:val="Cambria Math"/><w:i/></w:rPr><m:t>Оґ</m:t></m:r></m:e></m:func></m:oMath></m:oMathPara></w:p><w:sectPr wsp:rsidR="00000000"><w:pgSz w:w="12240" w:h="15840"/><w:pgMar w:top="1134" w:right="850" w:bottom="1134" w:left="1701" w:header="720" w:footer="720" w:gutter="0"/><w:cols w:space="720"/></w:sectPr></w:body></w:wordDocument>"> ;
электрическая прочность материала Епр.