Мостиковая теория пробоя

Предположим, что в сосуде с жидким диэлектриком расстояние между электродами составляет l.

В жидком диэлектрике находятся примеси, которые под действием поля двигаются в промежутке между электродами, выстраиваясь вдоль оси силовой линии. Они могут замкнуть электроды проводящим каналом радиусом r₀. Объем канала .

Рассмотрим соосный каналу цилиндр радиусом r, его объем .

Если концентрация примесей составляет m, то объем примесей в цилиндре составляет , т.е объем примесей увеличивается с ростом радиуса цилиндра. Когда V_пр станет равным V_кан определится величина критического радиуса, характеризующего путь наиболее удаленной частицы на границе цилиндра радиуса r_кр, который должен быть пройден, чтобы сформировался проводящий канал радиуса r_0.

Тогда

С другой стороны r_кр можно представить как путь пройденный частицей, движущейся со скоростью в течении времени формирования проводящего мостика.

Учитывая, что поле между электродами не является однородным, скорость частиц можно представить как: . Здесь , к- экспериментально подбираемые константы. Подставляя получим .

Из данного уравнения вытекают следующие практические выводы:

1. Зависимость электрической прочности от содержания примесей: .

Электрическая прочность уменьшается с ростом содержания примесей, что соответствует экспериментальным данным.

2. Зависимость времени до пробоя (время экспозиции) от содержания примесей: ,

т.е время необходимое для формирования канала уменьшается с ростом содержания примесей.

3. Зависимость времени экспозиции от напряженности: отсюда следует:

4. Зависимость от длительности экспозиции под напряжением.

Е_{пр.кратк}.- это кратковременная прочность , при которой время экспозиции совпадает со временем подачи напряжения.

Тепловая теория пробоя

Уравнение теплового пробоя: , где - количество тепла, выделяемого в единицу времени в примесях с повышенными диэлектрическими потерями.

.

- пропорционально перепаду температур более нагретой точки t_{примеси} и окружающей диэлектрика t_0.

- доля выделяемого тепла, идущая на нагрев примесей.

С ростом температуры примеси наступает момент , когда они закипают.

Возникающие пузырьки пара обязательно ионизируются, затягиваются полем между электродами ( их ) и замыкают электроды проводящим газовым каналом. Тогда критерий пробоя: , при этом соответствующая напряженность электрического поля может быть принята за пробивную.

Перепишем уравнение теплового баланса: , откуда .

Отсюда вытекают следующие практические важные выводы:

1. Зависимость электрической прочности от температуры имеет вид характерный для тепловой формы пробоя

2. Зависимость от температуры кипения примесей.

Из приведенной зависимости следует, что наиболее опасными являются низкокипящие примеси, которые удаляют путем нагрева жидкостей под вакуумом.

3. Зависимость электрической прочности от давления.

растет с ростом Р, так как растет примесей.