Пробой диэлектриков. Элементарные процессы при разряде в газе. Электрическая прочность электроизоляционных материалов. Основные виды пробоя, страница 8

                                    (5.22)

При этом имеет место закон Вальдена, который достаточно хорошо соблюдается для неполярных жидкостей:

                               (5.23)

Катафоретическая   проводимость.   Катафоретическая проводимость жидкостей возникает за счет перемещения заряженных частиц примесей (например, коллоидных частиц). Эта проводимость в ряде случаев трудно отделима от ионной, так как ионы в жидкости (особенно полярной) сольватированы, то есть окружены молекулами жидкости, и их размер в ряде случаев соизмерим с размерами коллоидных частиц, участвующих в катафоретической проводимости    (7-100)·10^-9 м.

Коллоидные частицы заряжаются положительно в том случае, если диэлектрическая проницаемость частицы больше диэлектрической проницаемости среды; в противном случае, они  заряжаются отрицательно.   Однако  это  правило выполняется не всегда, так как частицы могут изменить свой заряд вследствие перезарядки у электродов и адсорбции свободных   ионов.   При   этом   частица   приобретает электрокинетический потенциал j₀  который обычно колеблется в пределах 0,05-0,07 В. Скорость движения частиц υ определяется вязкостью жидкости η_В:

                                           (5.24)

На основании (5.24) подвижность частиц:

                                    (5.25)

Учитывая (5.22), формула для удельной объемной проводимости жидкости в этом случае также может быть представлена в виде (5.19), (5.20) или (5.21).

Ионная и катафоретическая проводимости неполярных жидких диэлектриков определяют диэлектрические потери в жидкости и связаны с величиной tgδ соотношением:

                                  (5.26)

где ω - угловая частота приложенного напряжения.

При длительном протекании электрического тока через жидкость заряженные частицы примесей и загрязнений оседают на электродах.

5.4.3. Проводимость жидких диэлектриков в

сильных полях.

Проводимость жидких диэлектриков в сильных полях зависит от степени очистки жидкости, формы приложенного напряжения, конфигурации   приложенного   напряжения, конфигурации электрического поля, состояния, чистоты обработки и материала поверхности электродов.

Зависимость проводимости от напряженности может возникать вследствие следующих причин: а) увеличения подвижности носителей зарядов с ростом напряженности; б) увеличения концентрации носителей заряда.

Рассмотрим сначала более подробно первый случай применительно к ионной проводимости.

При выводе формулы (5.18) в областях небольших напряженностей было положено в основу приближенное равенство (5.14). При повышенных напряженностях могут сказываться члены более высоких степеней ряда (5.14). Оценим напряженность, при которой это следует учитывать. С точностью до членов третьей степени в выражении (5.18) будет иметь место поправочный коэффициент. При этом

                        (5.27)

Величина поправочного коэффициента будет заметно (более, чем на 10%) отличаться от единицы, если  ³ 0.1. Это возникает при напряженности электрического поля, равной

Екр»1,6кТ/(q_id).

При d=10^-7 см, Т=300 К, имеем Екр»4х10² кВ/см.

Таким образом, зависимость ионной проводимости от напряженности поля вследствие изменения подвижности ионов может наступать только при напряженностях, близких к пробивным.

Причинами увеличения концентрации носителей заряда в сильных полях могут быть следующие процессы:

1) дополнительное образование ионов за счет интенсивной диссоциации молекул жидкостей и примесей;

2) термо- и автоэлектронная эмиссии с поверхности катода;

3) ударная ионизация в объеме жидкости.

Электронная проводимость жидких диэлектриков. При напряженностях более 10² кВ/см возникшие за счет процессов эмиссии у поверхности катода электроны могут привести к возникновению электронной проводимости жидкости. Однако, как было указано выше, электроны длительно не могут существовать в жидкости в свободном состоянии. Поэтому в этом случае наиболее вероятен перескоковый механизм движения, при котором электрон через небольшие интервалы времени освобождается из связанного состояния (ловушки), проходит определенный путь и снова закрепляется в ловушке.