20. Пробой диэлектриков. Общая характеристика явления пробоя.

Пробой – это внезапная потеря диэлектриков или электрической изоляции диэлектрических свойств. Сопровождается неконтролируемым понижением сопротивления изоляции до низких значений.

Для газообразных и жидких диэлектриков пробой является обратимым процессом, при условии, что мощность источника питания была небольшая. Для твердых диэлектриков пробой является необратимым аварийным повреждением и требует профилактического обслуживания или полной замены электрической изоляции.

Все изоляционные материалы подвержены электрическому старению. Чтобы полностью исключить или замедлить процесс электрического старения в изоляционные материалы добавляют: ингибиторы, стабилизаторы, антиоксиданты.

Пробивное напряжение – это максимальное значение напряжения, которое прикладывается к диэлектрику в момент пробоя.

Электрическая прочность – это максимальное значение напряженности электрического поля, в том месте где произошел пробой.

- пробивное напряжение;

h – для твердых диэлектриков – толщина образца; для жидких и газообразных – наименьшее расстояние между электродами.

21. Пробой газов.

Если на газ или на газообразный диэлектрик действует электрическое поле, ток при достижении определенного значения, возможно появление фотонной ионизации, а при еще большей интенсивности поля появляется ударная ионизация.

Фотонная ионизация характеризуется перестройкой электронных оболочек атомов, ионов или молекул, при которой электроны перебрасываются на более удаленную от ядра орбиту и атом, ион, или молекула переводятся в возбужденное состояние.

Если к газообразному диэлектрику приложено однородное электрическое поле, то энергия в таком диэлектрике определяется так:

- напряжение на длине среднего свободного пробега электронов;

q – заряд электрона

W – энергия;

- средняя длина свободного пробега электронов.

Для ионизации в газе требуется условие:

- начало ионизации.

При достижении напряженностью электрического поля, больших значений, электроны, концентрация которых наибольшая в районе катода, разгоняются электронами поля и при столкновении с нейтральной молекулой газа, расщепляют ее на новый электрон и положительный ион.

Скорость электрона в газообразном диэлектрике:

Возле анода большая концентрация положительных ионов, под действием поля они перемещаются к электронам, но благодаря тому что эффективная масса положительного иона на несколько порядков больше эффективной массы электрона. Достигая катода положительные ионы бомбардируют их поверхность, увеличивая концентрацию электронов в прикатодной области. Когда электроны достигают анода, а положительные ионы катода наступает пробой газоразрядного промежутка, при этом сначала появляется электрическая искра, потом зажигается электрическая дуга. Понижается напряжение в стволе дуги, а сила тока повышается.