Температуры

/ — р, измеренное на постоянном токе; 2 — р, вычисленное по 10 й при } — 50 Гц

лось ранее, является наличие в них самопроизвольной поляризации, проявляющейся в определенном температурном интервале, вплоть до точки Кюри. Диэлектрические потери в сегнетоэлектриках мало изменяются с температурой в области самопроизвольной поляри­зации и резко падают при температуре выше точки Кюри, когда само­произвольная поляризация исчезает.

На рис. 3-10 представлены температурные зависимости тангенса угла диэлектрических потерь и диэлектрической проницаемости двух керамических сегнетоэлектриков, имеющих разный состав и соответ­ственно этому разные точки Кюри.

Диэлектрические потери в твердых веществах неоднородной струк­туры. К твердым веществам этого типа, используемым в качестве ди-' электриков, принадлежат материалы, в состав которых входит не менее двух компонентов, механически смешанных друг с другом. К неоднородным диэлектрикам относится прежде всего керамика. Любой керамический материал представляет собой сложную много­фазную систему. В составе керамики различают кристаллическую фазу, стекловидную и газовую (газы в закрытых порах).

Диэлектрические потери в керамике определяются видом кри­сталлической и стекловидной фаз и количественного соотношения между ними. Газовая фаза в керамике вызывает повышение диэлект­рических потерь при высоких напряженностях поля вследствие раз­вития ионизации (см. стр. 50).

Потери в керамике могут оказаться повышенными, если в про­цессе произволегва в керамическом изделии образуются полупро- водящие включения с электронной электропроводностью. Увеличе­ние потерь в керамике происходит также за счет адсорбированной влаги при наличии открытой пористости (см. стр. 42, 45).

Б6

Рис. 3-12. Зависимость б от температуры для конден­саторной бумаги, пропитан­ной компаундом (80 % кани­фоли и 20 % трансформа­торного масла)

К числу неоднород­ных материалов следует отнести слюду, облада­ющую слоистой струк­турой. Наличие полу- проводящих прослоек в пластинках слюды вы­зывает увеличение tg б при переменном напряжении низкой частоты по сравнению со зна­чением tg б самих весьма тонких монокристаллов этого материала. Как видно из рис. 3-11, значения удельного объемного сопро­тивления слюды мусковита при постоянном токе и при переменном токе совпадают лишь при высоких температурах, когда активная проводимость определяется только электропроводностью самой слюды.

Пропитанную бумагу следует также отнести к диэлектрикам неоднородной структуры. Такая бумага, кроме волокон целлюлозы, содержит пропитывающее вещество того или иного состава. Ди­электрические потери пропитанной бумаги определяются электри­ческими свойствами обоих компонентов, их количественным соот­ношением и остаточными воздушными включениями.

Зависимость tg б от температуры для бумаги, пропитанной мас­ляно-канифольным компаундом (рис. 3-12), имеет два максимума: первый (при низких температурах) характеризует дипольно-радика- льные потери самой бумаги (целлюлозы), второй (при более высокой температуре) обусловлен дипольно-релаксационными потерями про­питывающего компаунда.

В электроизоляционной технике применяется большое количество композиционных материалов. В одних случаях это определяется тре­бованиями механической прочности (волокнистая основа), в других — удешевлением стоимости и приданием необходимых свойств (напол­нители в пластмассах и резинах), в третьих — использованием ценных отходов (слюдяные материалы и т. д.).

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. В каких случаях интересуются диэлектрическими потерями в материалах и с помощью каких параметров оценивают их величину?

2. Каковы основные виды диэлектрических потерь и зависимости их от внешних факторов?

3. Какие диэлектрики относят к высокочастотным?

ПРОБОЙ ДИЭЛЕКТРИКОВ

2. 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЯВЛЕНИЯ ПРОБОЯ

Диэлектрик, находясь в электрическом поле, теряет свойства электроизоляционного материала, если напряженность поля пре­высит некоторое критическое значение. Это явление носит название пробоя диэлектрика или нарушения его электрической прочности. Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением, а соответствующее значение напряженности поля — электрической прочностью диэлектрика.

Пробивное напряжение обозначается (/_пр и измеряется чаще всего в киловольтах. Электрическая прочность определяется про­бивным напряжением, отнесенным к толщине диэлектрика в месте пробоя:

£цр — ^пр^, (4-1)

где /г — толщина диэлектрика.

Удобные для практических целей численные значения электри­ческой прочности диэлектриков получаются, если пробивное на­пряжение выражать в киловольтах, а толщину диэлектрика — в мил­лиметрах. Тогда электрическая прочность будет в киловольтах на миллиметр. Для сохранения численных значений и перехода к еди­ницам системы СИ можно пользоваться единицей МВ/м:

1. МВ/м = 1 кВ/мм - 10^е В/м.

Пробой газа обусловливается явлением ударной и фотонной иони­зации. Пробой жидких диэлектриков происходит в результате иони­зационных и тепловых процессов. Одним из главнейших факторов, способствующих пробою жидкостей, является наличие в них посто­ронних примесей. Пробой твердых тел может вызываться как элект­рическим, так и тепловым процессами, возникающими под дейст­вием поля.

Явление электрического пробоя связано с электронными про­цессами в диэлектрике, возникающими в сильном электрическом поле и приводящими к внезапному резкому местному возрастанию плот­ности электрического тока к моменту пробоя.

Тепловой пробой является следствием уменьшения активного сопротивления диэлектрика^ под влиянием нагрева в электрическом поле, что приводит к росту активного тока и дальнейшему увеличению нагрева диэлектрика вплоть до его термического разрушения.

При длительном действии напряжения пробои может быть выз­ван электрохимическими процессами, происходящими в диэлектрике под воздействием электрического поля.

Из изложенного следует, что пробой газов — явление чисто элек­трическое. Поэтому все численные результаты экспериментов по пробою газов относятся к максимальным (амплитудным) значениям

напряжения. Поскольку в разрушении жидких и особенно твердых диэлектриков существенную роль играют тепловые процессы, то при приложении к диэлектрикам переменного напряжения чис­ленные значения пробивного напряжения относятся к действую­щим.