Пробой твёрдых диэлектриков - раздел Энергетика, ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ И КОНСТРУКЦИОННОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Пробой Твёрдого Однородного Диэлектрика. ...
Пробой твёрдого однородного диэлектрика.
Это чисто электрический пробой, когда из немногих начальных электронов создаётся лавина. Данный пробой характеризуется быстрым развитием, не обусловлен тепловой энергией, хотя электрическая прочность зависит от температуры. Снижение электрической прочности может быть вызвано только дефектами самого диэлектрика.
Пробой твёрдого неоднородного диэлектрика. Пробой твёрдого неоднородного диэлектрика характерен для всех технических диэлектриков, содержащих газовые включения, примеси. Процесс развивается быстро, электрическая прочность зависит от толщины диэлектрика (чем больше толщина, тем больше посторонних включений, то есть ниже электрическая прочность). Электрическая прочность также зависит от площади электродов (чем больше их площадь, тем больше дефектов попадает в объём между электродами, тем меньше электрическая прочность).
Высокую электрическую прочность имеют диэлектрики с более плотной структурой, не имеющие газовых включений. Это стекло, слюда, пропитанная бумага.
Тепловой пробой происходит в том месте, где нарушен теплоотвод, то есть условия охлаждения наихудшие. Происходит с течением времени. За это время вследствие диэлектрических потерь под напряжением (длительная выдержка) электрическая прочность диэлектрика снижается.
При пробое толстых слоёв диэлектрика его внутренние слои перегреваются сильнее и они имеют наименьшую прочность. Электрическая прочность (Епр) зависит от температуры окружающей среды, от теплопроводности диэлектрика, от условий охлаждения и от толщины диэлектрика (рис.1.30).
Электрохимический пробой возникает при повышенной влажности и высокой температуре (старение диэлектрика). Различают старение органических диэлектриков, которые больше подвержены разрушению при переменном напряжении, и старение неорганических диэлектриков, которые более интенсивно протекает при постоянном напряжении. Происходит с течением времени на молекулярном уровне, то есть необратимо изменяется химический состав диэлектрика. Скорость старения зависит от напряжённости (чем выше напряжённость, тем больше скорость старения).
Различают следующие механизмы пробоя.
Электрический пробой. В процессе этого пробоя диэлектрик разрушается силами, действующими в электрическом поле на электрические заряды атомов, молекул диэлектрика. Протекает мгновенно, вызывается ударной ионизацией электронами. Если энергии электронов достаточно для ионизации, то электроны при соударении с атомами ионизируют их, в результате чего появляются новые электроны, таким образом, число электронов лавинно нарастает, что приводит к резкому увеличению проводимости и электрическому пробою.
Электротепловой пробой возникает в том случае, когда количество теплоты, выделяемое диэлектриком за счёт диэлектрических потерь, превышает то количество теплоты, которое может рассеиваться в данных условиях. В результате нарушается тепловое равновесие. Явление теплового пробоя сводится к разогреву материала в электрическом поле до температуры, при которой происходит либо обугливание или расплавление материала. Пробивное напряжение при тепловом пробое зависит от частоты, температуры окружающей среды, от условий охлаждения, от нагревостойкости материала и толщины диэлектрика. При увеличении толщины диэлектрика напряжение пробоя снижается за счёт ухудшения теплоотвода от средних частей диэлектрика.
Электрохимический пробой. Электрохимический пробой обусловлен медленными изменениями химического состава структуры диэлектрика. Этот пробой развивается при действии электрического поля в условиях высокой температуры и высокой влажности. Наблюдается как при постоянном, так и при переменном напряжении. При высокой частоте электрохимический пробой происходит в результате ионизации газа, сопровождаемой тепловым эффектом. При низкой частоте в диэлектрике происходит необратимое уменьшение сопротивления изоляции, что приводит к пробою. Для развития электрохимического пробоя требуется время.
Ионизационный пробой. Ионизационный пробой развивается в результате действия на диэлектрик частичных разрядов. Полимерные диэлектрики под действием этих разрядов окисляются, образующиеся ионы бомбардируют стенки пор изоляции, что приводит к механическим разрушениям, образующиеся при этом оксиды азота и озон химически разрушают полимер, что и приводит к пробою. Для развития ионизационного пробоя требуется время.
Электромеханический пробой. Электромеханический пробой характерен для полимерных диэлектриков, находящихся в высокоэластичном состоянии при высоких температурах. Под действием электростатического притяжения, возникающего между электродами при высоком напряжении, происходит механическое сдавливание диэлектрика, что ведёт к уменьшению его толщины. При достижении критической деформации происходит механическое разрушение и пробой диэлектрика. Для развития электромеханического пробоя также требуется время.
Электротермомеханический пробой.Электротермомеханический пробой является разновидностью электрического и теплового пробоя, наблюдается в хрупких диэлектриках, содержащих поры. В процессе ионизации газовых включений пор образуются перегретые слои диэлектрика, их тепловое расширение больше, чем менее нагретых слоёв, в результате в диэлектрике образуются механические напряжения, которые приводят к микротрещинам и механическому разрушению диэлектрика, дальше к пробою. Для развития электро-термомеханического пробоя требуется время.
ЛЕКЦИЯ №5
Механические и физико-химические свойства диэлектриков.
Механические свойства диэлектриков. Твердость. Хрупкость. Удельная ударная вязкость.
Пластичность. Способы определения этих свойств. Влияние механических свойств
диэлектриков на способы их эксплуатации.
Тепловые свойства диэлектриков. Теплостойкость (нагревостойкость). Способ
определения теплостойкости диэлектриков органических и неорганических диэлектриков.
государственное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Пробой твёрдых диэлектриков
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Диэлектрическая проницаемость диэлектриков
Любой диэлектрик, с нанесёнными на него электродами, можно рассматривать, как конденсатор определённой ёмкости (U–приложенное напряжение, Р–полимеризация, Е–внешняя напряжённость).
Токи в диэлектриках
В момент включения и выключения постоянного электрического поля через диэлектрик электрического конденсатора протекает обусловленный быстрым
Виды диэлектрических потерь
Существует четыре основных вида диэлектрических потерь.
Потери, обусловленные поляризацией. Наблюдаются в веществах с релаксационной поляризацией (диэлектрики с дипольной
Пробой газообразных диэлектриков
Газообразные диэлектрики обладают высокими электроизоляционными свойствами только при низких напряжениях. При высоком напряжении начинается
Пробой жидкого диэлектрика
Пробивное напряжение жидкости или электрическая прочность зависит от чистоты жидкости, наличия посторонних примесей и газовых включений. В ж
Механические свойства
При эксплуатации электротехнического оборудования электроизоляционные материалы и диэлектрики подвергаются воздействию различных факторов, вредно сказывающихся на свойствах изоляции. Твердые диэлек
Тепловые свойства диэлектриков
Температура - это понятие, введенное для характеристики энергии, которой обладают молекулы вещества. С другой стороны, это физическая характеристика, которая соответствует равновес
Влажностные свойства диэлектриков
Все изолирующие материалы поглощают влагу. Наличие пор, сообщающихся с атмосферой, приводит к снижению влагостойкости материала, плотная его структура затрудняет проникновение воды и повышает влаго
Радиационные свойства
Способность материала сохранять свои эксплуатационные характеристики под действием ионизирующих излучений называется радиационной стойкостью.Ионизирующие излучения вызывают в диэле
Трансформаторное масло
Трансформаторные масла применяют для заливки силовых и измерительных трансформаторов, реакторного оборудования, а также масляных выключателей. В последних аппаратах масла выполняют функции дугогася
Гетероцепные термопластичные смолы.
Полиамиды. Продукты поликонденсации, образованные повторяющимися группами – СН2 – и пептидными группами – СО – NН – . Имеют высокую механическую прочность
Полярные термопласты
Полярные термопласты имеют повышенные значения диэлектрической проницаемости и высокие диэлектрические потери, которые существенно зависят от температуры и частоты напряжения. Знач
Текстильные материалы
Текстильные материалы получают методом специальной обработки длинноволокнистого сырья. Ткани отличаются от бумаг упорядоченным строением (переплетением) нитей. Текстильные материалы имеют бо
Кристаллизация металлов
Процесс образования в металлах кристаллической решетки называется кристаллизацией. Для изучения процесса кристаллизации строят кривые охлажд
Точеные дефекты
Одним из распространенных несовершенств кристаллического строения является наличие точечных дефектов: вакансий, дислоцированных атомов и примесей. (рис. 2.1.)
Кристаллизация сплавов.
Кристаллизация сплавов подчиняется тем же закономерностям, что и кристаллизация чистых металлов. Необходимым условием является стремление системы в состояние с минимумом свободной энергии.
Диаграмма состояния.
Диаграмма состояния представляет собой графическое изображение состояния любого сплава изучаемой системы в зависимости от концентрации и температуры (рис. 4.5)
.
Структуры железоуглеродистых сплавов
Железоуглеродистые сплавы – стали и чугуны – важнейшие металлические сплавы современной техники. Производство чугуна и стали по объему превосходит производство всех других металлов вместе взятых бо
Компоненты и фазы железоуглеродистых сплавов
Компонентами железоуглеродистых сплавов являются железо, углерод и цементит.
1. Железо – переходный металл серебристо-светлого цвета. Имеет высокую температуру плавл
Структуры железоуглеродистых сплавов
Все сплавы системы железо – цементит по структурному признаку делят на две большие группы: стали и чугуны.
Особую группу составляют сплавы с содержанием углерода менее 0,02% (точка Р), их
Титан и его сплавы
Титан серебристо-белый легкий металл с плотностью 4,5 г/см3. Температура плавления титана зависит от степени чистоты и находится в пределах 1660…1680oС.
Деформируемые сплавы, упрочняемые термической обработкой.
К таким сплавам относятся дюралюмины ( сложные сплавы систем алюминий – медь –магний или алюминий – медь – магний – цинк). Они имеют пониженную коррозионную стойкость, для повышения которой вводитс
Латуни.
Латуни могут иметь в своем составе до 45 % цинка. Повышение содержания цинка до 45 % приводит к увеличению предела прочности до 450 МПа. Максимальная пластичность имеет место при содержании цинка о
Дефекты обработки металлов
Коррозия– окисление металла при взаимодействии поверхности стальных деталей с печными газами.
Обезуглероживание– выгорание углерода с поверхности детали,
Сверхпроводники
При температурах, близких к абсолютному нулю, изменяется характер взаимодействия электронов между собой в кристаллической решётке, при этом становится возможным притяжение между одноимённо заряженн
Контактные материалы
Электрическим контактом называют поверхность соприкосновения токоведущих частей электротехнических устройств, а также конструктивные приспособления, обеспечивающие такой контакт. П
Тугоплавкие металлы
Вольфрам— чрезвычайно тяжелый твердый металл серого цвета. Из всех металлов он обладает наиболее высокой температурой плавления. Вольфрам получают из руд различного состава. При ме
Благородные металлы
Золото- жёлтый металл высокой пластичности, весьма устойчивый к коррозии. Значение sр = 150 МПа, а Dl/l =40%. Используется для покрытия контактов в электро
Низкочастотные магнитомягкие материалы
Магнитомягкие материалы должны обладать большой индукцией насыщения, т.е. пропускать максимальный магнитный поток через заданную площадь поперечного сечения магнитопровода. Выполнение этого требова
Магнитные материалы различного назначения.
Магнитотвёрдые материалы. Металлокерамические и металлопластические магниты. Магнитотвердые ферриты. Сплавы на основе редкоземельных материалов.
К магнитотвер
Высокочастотные магнитомягкие материалы
Под высокочастотными магнитомягкими материалами понимают вещества, которые должны выполнять функции магнетиков при частотах свыше нескольких сотен или тысяч герц. По частотному диапазону применения
Магнитные материалы специализированного.
Магнитные пленки. Термомагнитные материалы. Ферриты для СВЧ. Магнитострикционные материалы.
Сплавы, отличающиеся незначительным изменением магнитной проницаемости п
I. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Разрабатываются теоретические основы создания новых типов сталей, сочетающих высокую прочность со специальными физико-химическими свойствами. Создаются экономичные, с высокими техно
VI. КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
Разрабатываются теоретические основы создания новых композиционных материалов (КМ), в следующих направлениях:
- совместимость компонентов КМ: термодинамика и химия контактн
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов