Потери зависят от агрегатного состояния вещества. В газах они обусловлены в основном электропроводностью, поскольку ориентация дипольных молекул газа происходит свободно и потерями не сопровождается. tgδгаз<4*10-8 при f = 50 Гц
В неоднородных полях при высоких напряжениях в некоторой области U>Uиониз начинается ионизация газа и к потерям на Э/П добавляются ионизационные.
При U>U1 ионизирован весь газ и не требуется энергия на дальнейшее развитие процесса. Если твердый диэлектрик имеет газовое включение для него нужно учитывать ионизационные потери в газе.
В жидких диэлектриках (неполярных) возможны потери только за счет электропроводности. Как правило они не велики. Пример – очищенное от примесей нефтяное конденсаторное масло. В полярных жидкостях релаксационные потери во много раз превосходят потери на электропроводность (особенно в вязких жидкостях).
В твердых диэлектриках возможны все виды потерь. В неполярных (полиэтилен, сера и т.д.) потери малы. В полярных ( смолы, органические вещества) наблюдаются большие дипольно-релаксационные потери на радиочастотах.
Для ионных кристаллов потери зависят от плотности ионной упаковки, т.е. чем меньше плотность, тем больше потери. В аморфных веществах с ионной структурой потенциальные барьеры, ограничивающие движение слабосвязанных ионов неодинаковы вследствие локальных неоднородностей, т.е. стекла характеризуются набором времен релаксации и максимумы релаксационных потерь сильно сглажены.
Диэлектрик может терять изоляционное свойство в сильном поле.
U>Uпробоя
Епр = Uпр/h
В газах заряженные частицы приобретают энергию W:
W = EqL, где L – средняя длина пробега, E – напряженность поля, q – заряд частицы. При столкновении эта энергия передается атомам или молекулам газа, при этом возможно их возбуждение и ионизация, т.е. появляются свободные электроны. Средняя длина свободного пробега электронов больше, чем у ионов примерно в 10 раз. Также у электронов значительно выше подвижность. Следовательно, электроны ионизируют газ гораздо эффективнее. Электрон, бомбардируя частицу, может перевести ее в другое энергетическое состояния с отдачей фотона этой частицей. Фотон может поглотиться другой частицей и ионизировать ее. Внутренняя фотоионизация является значительно более быстрым механизмом, чем ионная или электронная. Результирующий электропроводный канал (стример) образуется быстрее, чем распространяется отдельная лавина электронов и ионов и состоит из серии таких лавин.
При повышении частоты ионизация происходит только в те моменты, когда Uмгн > Uиониз, т.е. с увеличением частоты переменного поля напряжение пробоя сначала падает, т.е. при высоких частотах ионы не успевают нейтрализоваться на катоде. При дальнейшем увеличении полупериод изменения электрического поля сравним с временем формирования лавин и напряжение пробоя повышается.
В чистых жидкостях механизм пробоя аналогичен газовому (холодная эмиссия электронов разрушает молекулы жидкости вследствие соударения). Длина свободного пробега электронов в жидкости намного меньше, чем в газе.
В технических жидкостях пробой может быть обусловлен вскипанием жидкости в местах наибольшего количества примесей, приводящих к образованию газового мостика между электродами. Пробой жидкости на радиочастотах обусловлен ее разогревом за счет диэлектрических потерь, что может приводить к термическому разрушению. Следовательно, на радиочастотах предельно допустимое напряжение ниже.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.