Электрическая прочность при чисто электрическом пробое наиболее точно соответствует действительным свойствам самого материала. Она определяется испытаниями на импульсную электрическую прочность, при которых на электроизоляционный материал резко подается импульс высокого напряжения. Изменение напряжения во времени такого импульса точно установлено стандартом. Импульсная электрическая прочность является важным показателем стойкости электроизоляционных материалов к атмосферным, коммутационным или иным перенапряжениям. Однако она еще не дает информации об электрической прочности электроизоляционного материала, подвергающегося действию долговременного рабочего электрического поля.
Электрическая прочность в случае чисто электрического пробоя зависит от трех факторов — температуры, давления и площади электродов.
5.6.2. Электротепловой пробой электроизоляционных материалов (тепловой)
Тепловой пробой возникает, когда количество тепловой энергии, выделяющейся в диэлектрике за счет диэлектрических потерь, превышает количество рассеиваемой в данных условиях эксплуатации. Нарушается тепловое равновесие и процесс приобретает лавинообразный характер, так как при подключении диэлектрика к источнику питания, в нем выделяется теплота потерь и температура повышается, вследствие чего еще более увеличиваются; процесс идет таким образом, все усиливаясь, вплоть до расплавления, обугливания диэлектрика.
Для возникновения пробоя достаточно разогрева диэлектрика в каком-либо участке изоляции, где теплоотдача хуже или удельные потери повышены, при этом в объеме диэлектрика температура может мало отличаться от начальной, которую имела изоляция до приложения напряжения.
Для одного и того же диэлектрика переход из области чисто электрического пробоя, когда Епр не зависит или лишь мало зависит от температуры и частоты, в область теплового пробоя (с отчетливо выраженной зависимостью как от температуры, так и от частоты) может возникать при возрастании начальной температуры, при переходе от постоянного напряжения к переменному и при дальнейшем повышении частоты, при ухудшении условий охлаждения (рис. 5.9).
Таким образом, электротепловой пробой представляет собой электрический пробой, возникновение которого подготовлено предварительным нагревом части находящейся в электрическом поле объема диэлектрика диэлектрическими потерями. Диэлектрик будет длительно работать под напряжением, не пробиваясь, если его удельная активная проводимость по формуле (3.18 g = 1/r) в случае постоянного напряжения или же по формуле (4.19 gа = 5,56 × 10-11¦e × tgd) в случае переменного напряжения мала, и т.к. размер ее невелик, а условия отвода тепла достаточны для установления равновесия между выделяющимся в диэлектрике теплом и его отводом в окружающую среду.
Зависимость пробивного напряжения Uпр при электротепловом пробое от времени приложения напряжения представлена на графике
Епр I II
МВ/м
20
10
0 Т
20 40 60 80 100 °С
Рис.5.15. Зависимость электрической прочности Епр фарфора от температуры Т при переменном напряжении с частотой 50 Гц: I – область чисто электрического пробоя; II – область электрического пробоя
(рис.5.16). Диэлектрик способен неограниченно работать под напряжением в пределах U¥, к которому стремиться Uпр при увеличении t. При приложении напряжения U1 в диэлектрике не возникает тепловой разбаланс если время приложения будет меньше t1.
При электротепловом пробое Uпр зависит как от частоты приложенного напряжения (уменьшаясь при ее возрастании), так и от температуры окружающей среды (начальной рабочей температуры диэлектрика), уменьшаясь при ее возрастании.
Механизм теплового пробоя наиболее вероятен при повышенных температурах, т.е. когда преобладающими будут потери сквозной электропроводимости. Поэтому при использовании экспоненциальной зависимости tgd от температуры (рис. 4.8, тема 4) после преобразования выражения (4.1) для рассеиваемой мощности получим:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.