Твердые загрязнения (группа III) в виде сажи, обрывков волокон и пр. искажают электрическое поле внутри жидкости. Это еще больше снижает Епр. Так, неочищенное трансформаторное масло имеет Епр≈4МВ/м, а тщательно очищенное 20…25МВ/м (и высушенное).
5.5. Пробой твердых диэлектриков
Для твердых диэлектриков различают 4 вида пробоев:
1) электрический пробой однородных (макроскопических) диэлектриков;
2) электрический пробой неоднородных диэлектриков;
3) электрический тепловой пробой;
4) электрический химический пробой.
Каждый из указанных 1,2,3,4 может быть в диэлектрике в зависимости от характера электрического поля, частоты, времени действия, дефектов, толщины изоляции.
1. Протекает очень быстро (0.01÷0.1мкс), является чисто электронным процессом, связан с разрушением структуры диэлектрика вследствие ударной ионизации электронами в твердом теле.
Электрический пробой – электронный процесс, когда из немногих начальных электронов в твердом диэлектрике создается электронная лавина. Развитие лавин сопровождается фотоионизацией, которая ускоряет образование проводящего канала. Ускоренные полем электроны при столкновениях передают свою энергию узлам решетки и разогреваются вплоть до оплавления. В разрядном канале создается значительное давление, которое может привести к появлению трещин или полному разрушению.
Чисто электрический пробой имеет место, когда исключено влияние электропроводности и tgδ, обусловливающих нагрев, а также отсутствует ионизация газовых включений. Электрическая прочность при электрическом пробое зависит от температуры, сопровождается в своей начальной стадии разрушением диэлектрика в очень узком канале.
Температура тела сама по себе не влияет на процесс пробоя, но сказывается на уровне электрической прочности (уровне Wн).
При однородном поле и однородной структуре твердого диэлектрика Епр может служить мерой электрической прочности вещества (как прочность алмаза). Она наивысшая (≈10³мв/м). Наблюдается у монокристаллов щелочно-галоидных соединений и некоторых органических полимеров.
Имеется разница в Uпр для однородного и неоднородного электрического поля (существенная, почти на порядок).
2. Неоднородность связана с наличием газовых включений (чаще всего). Пробой развивается быстро (10ˉ8с). Епр существенно ниже (выше, чем у жидких диэлектриков) и мало разнятся для однородного и неоднородного электрического поля (важнее внутренняя неоднородность вещества).
Uпр Епр
Uпр
 |
Е пр
 |
d
Рис.5.9. Зависимость Uпр(Епр)=f(d)
Наблюдаемая зависимость Uпр и Епр от толщины образца d, объясняется увеличением степени неоднородности структуры (рост числа слабых мест), что иллюстрирует рис. 5.9.
Наблюдается также зависимость Uпр и Епр от площади электродов (для керамики, бумаги, картона, лакотканей). Причина – та же: рост числа слабых мест. Таким образом, налицо зависимость от размеров образца (но это не тепловой пробой).
До некоторого значения температуры Т величина Епр не зависит от нее. При повышении температуры Епр начинает падать, что свидетельствует о появлении механизма теплового пробоя.
Твердый диэлектрик с пористой структурой (неоднородные) имеют наименьшую величину Епр. Наибольшую Епр имеют однородные плотные диэлектрики:
- стекло, каменная соль, слюда, пропитанная бумага Епр=100…300МВ/м;
- керамика, пластмассы с наполнителем Епр=10÷15МВ/м;
- мрамор, дерево Епр=4…6МВ/м;
- пористая керамика Епр=1.5…2.5МВ/м;
- кабельная бумага Епр=7…10МВ/м.
Для твёрдых диэлектриков характерны следующие виды проводимости: ионная и электронная.
5.5.1. Ионная проводимость твердых диэлектриков
Механизм ионной проводимости твердых диэлектриков во многом подобен механизму ионной проводимости жидких диэлектриков. Однако имеются и некоторые специфические особенности.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.