37.Види електропровідності діелектриків (обємна і поверхнева). Залежність питомого обємного і питомого поверхневого опору від структури діелектрика.

Електричний опір діелектриків. Як правило, діелектрики мають' великий опір. При оцінці будь-яких діелектричних матеріал* враховується об'ємний електричний опір а- твердих діелектриків і ж

поверхневий опір р₅. Для діелектриків § 10⁸ Щ 10^і8Ом-м, р^~ М ⁴ 10¹⁶Ом. І

При прикладенні до діелектрика електричного | поля, в ньому протікають такі струми:

1. Струм провідності /_сп„ обумовлений переміщенням деяк<| кількості вільних заряджених частин, що мають домішки.

2. Струм зміщення І_МУУ чв "яз а ний із пружними видами поляризації що викликається зміщенням заряджених частин від положення рівноваги.

3. Струм абсорбції, зв'язаний з релаксаційними втратами, процесами

орієнтації диполів.

При постійній напрузі в діелектрику протікає струм провідності, поляризаційні струми протікають протягом короткого часу припиняються при завершенні поляризації. Тому вимірювання параметрів проводять при визначеній витримці часу поляризації.

Електропровідність діелектриків залежить від наявності забруднень та домішок. Із збільшенням температури, електропровідність діелектрик! збільшується за рахунок руйнування молекул діелектрика і появи вільних носіїв. Підвищення температури і вологост викликає падіння опору

^{діалектриків.}

41. Діелектричні втрати та залежність кута діелектричних втрат від температури і частоти.

Діелектричні втрати. При проходженні електричного струму через діелектрик, електрична енергія втрачається на нагрів діелектрика. Потужність розсіювання в простір складає діелектричні втрати. При прикладанні до діелектрика електричної напруги поляризаційні струми і скрізна провідність викликають натрів діелектрика. Якщо побудувати секторну діаграму струмів, то отримаємо паралелограм струмів: по

горизонтальній осі - струми (активні), які викликають діелектричні втрати, по вертикальній осі - реактивні струми І_р (рисі .18). | Загальний струм і _цб характеризує

5

діелектричні втрати в діелектрику. За характеристику матеріалу прийнята безрозмірна величина, яка рівна відношенню активних частин струму і реактивнх:

'а

Для високочастотних діелектриків 10 . (є- ї%5) - це коефіцієнт діелектричних втрат. При збільшенні цього співвідношення діелектрик перегрівається і може розтріскуватися. На рис. 1.19 представлені графіки залежності tgS полярного і неполярного діелектриків від температури і_{частоти.}

Рис. 19. Залежність/#6 неполярного (1) і полярного (2)

від температури і частоти

38. Електропровідність в твердих діелектриках.

Тверді діелектрики. Всі тверді діелектрики за хімічним складом поділяються на такі групи: органічні та неорганічні, серед яких є пасивні та активні. До пасивних відносяться електроізоляційні, конструкційні та конденсаторні діелектричні матеріали. Активні діелектрики - це сегнетоелектрики, пєзоелектрики, тобто такі матеріали, які дозволяють змінювати властивості під дією зовнішнього впливу. Важливим є врахування впливу на властивості діелектриків при зміні частоти електричного поля та визначення втрат в ньому. До органічних діелектриків відносять смоли, тобто аморфні високомолекулярні сполуки, які при підвищенні температури можуть знаходитися в таких станах: склоподібному (крихкому), еластичному і в'язкотекучому. Смоли, які можуть при нагріві переходити із одного стану в інший, називаються термопластичними. Якщо цей процес для деяких із них незворотній, то це термореактивні смоли. Термопластичні смоли володіють лінійною структурою молекул.ІВони є основою для одержання термопластичних синтетичних матеріалів. Термореактивні смоли служать для одержання реактопластів.

Неполярні високочастотні полімери, до яких відносять поліетилен, полістирол, фтороштаст-4, гюлізобутилен, є продуктами полімеризації.

Поліетилен - це продукт полімеризації етилену в заданих умовах, який поділяється на дві модифікації: високого тиску і низької густини та низького тиску і високої густини. Його стійкість в кислотах та лугах є хорошою перспективою для використання. Розчиняється в бензолі та змінюються під впливом температури і частоти. Здатність протистояти воді дозволяє застосовувати "його~"5~якості ізоляційних шайб, стрічок; кабельних шлангів, а також як складову органічного клею.

Полістирол - полімер стирола, прозорий склоподібний матеріал, хімічно стійкий, розчинний в органічних розчинниках і володіє високими діелектричними властивостями для ВЧ і НВЧ діапазону. Має той недолік, шо працює в діапазоні температур до 80°С і має здатність до старіння. Добавки кварцевої муки або сажі до 30% підвищують нагрівостійкість та затримують старіння

42. Електричнаміцністьдіелектриків. Явище пробою діелектриків. Електрична міцність, – здатність діелектрика зберігати високий питомий опір в полях високої напруженості. .

Основні види пробою: електричний, тепловий, електрохімічний, поверхневий.

Пробоєм діелектрика називають явище, що приводить до втрати діелектриком його електроізоляційних властивостей з утворенням каналу високої провідності. Любий діелектрик може бути використаний тільки при напруженостях поля, не перевищуючого граничного значення. Якщо напруженість поля перевищить деяке критичне значення, відбудеться пробій діелектрика, при цьому наскрізний струм, що йде через діелектрик, різко зростає ,а опір діелектрика падає до дуже низької величини.

Значення напруженості електричного поля, при досягненні якого в діелектрику відбувається пробій, називають електричною міцністю діелектрика Еnp, a відповідне значення напруги називають пробивною напругою Uпр.

Пробивна напруга діелектрика залежить від його товщини. Для найпростішого випадку однорідного поля в діелектрику можна прийняти

де h — товщина діелектрика в місці пробою.

Електрична міцність Enp є одним з найважливіших параметрів електроізоляційного матеріалу. На її значення впливають однорідність поля (зв'язана з формою електродів), час знаходження під напругою, вид напруги, частота, температура, вологість діелектрика.

Явища, що мають місце в діелектрику після пробою, визначаються як видом електроізоляційного матеріалу, так і потужністю джерела електричної енергії. Так, у газах у місці пробою утвориться канал газорозрядної плазми, у рідких діелектриках відбувається скипання і газовиділення, а у твердих діелектриках у місці пробою залишається слід у виді пропаленого чи проплавленого отвору. Газоподібні і рідкі діелектрики після пробою при знятті напруги, як правило, відновлюють свої ізоляційні властивості в силу рухливості молекул (за умови, що потужність і тривалість електричної дуги не були настільки значними, щоб викликати необоротні структурні зміни діелектрика). У твердих діелектриках у каналі пробою можуть залишатися провідні продукти розкладання, тому електроізоляційні властивості твердого діелектрика після зняття напруги не відновлюються.