Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Учебное пособие 700254.doc
Скачиваний:
38
Добавлен:
01.05.2022
Размер:
1.67 Mб
Скачать

1.27. Пробой жидких диэлектриков

Явление пробоя в жидких диэлектриках, в основном, связано с наличием примесей (воды, газов, твердых частиц), т. к. предельно очищенные жидкости получить очень трудно.

Теория пробоя в жидких диэлектриках может быть применена к максимально очищенным жидкостям. В этих диэлектриках при высоких значениях напряженности электрического поля происходит вырывание электронов с поверхности катода (холодная эмиссия) и ионизации молекул, также как и в газах, за счет явления ударной ионизации.

В жидких диэлектриках, содержащих газовые включения, явление пробоя начинается с ионизации газовых включений. Ионизационные потери, в виде тепла, вызывают нагрев жидкости на границе с газовыми включениями, что приводит к вскипанию микрообъемов жидких диэлектриков, примыкающих к включению. Объем газовых включений увеличивается, они сливаются между собой, образуя ионизированный канал между электродами, по которому и проходит разряд при пробое.

Наличие воды в жидком диэлектрике редко снижает ее электрическую прочность. Под действием электрического поля молекулы воды поляризуются, т.е. становятся дипольными, притягиваются друг к другу разноименными концами, образуют между электродами проводящие цепочки, по которым и проходит пробой.

Твердые частицы (сажа, волокна и другие) снижают электрическую прочность жидкого диэлектрика. Под действием поля эти частицы или, если они полярные, образуют проводящие мостики, или искажают поле внутри диэлектрика, т.е. делают его более резко неоднородным.

Для повышения электрической прочности жидкого диэлектрика его подвергают очистке. Так, например, у трансформаторного масла после тщательной очистки электрическая прочность увеличивается в 5 - 6 раз.

1.28. Пробой твердых диэлектриков

Различают четыре вида пробоя твердых диэлектриков: электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков; электрический пробой неоднородных диэлектриков; тепловой (электротепловой) пробой; электрохимический пробой.

Электрический пробой макроскопически однородных твердых диэлектриков по своей природе является чисто электронным процессом, связанным с явлением ударной ионизации. Для однородных диэлектриков имеется заметная разница в пробивных напряжениях при воздействии однородного и неоднородного полей.

Электрический пробой неоднородных диэлектриков характерен для диэлектриков, которые содержат газовые включения. Пробивные напряжения неоднородных диэлектриков, в условиях однородного и неоднородного полей, невысоки и мало отличаются друг от друга.

Электрическая прочность неоднородных диэлектриков в однородном поле зависит от толщины диэлектрика и площади электродов: чем меньше площадь электродов и толщина диэлектрика, тем меньше инородных включений, попадающих в пределы действия поля и, тем самым, больше его электрическая прочность. Электрическая прочность неоднородных диэлектриков мало зависит от температуры до некоторого ее значения. Выше этого значения наблюдается заметное снижение электрической прочности, что говорит о проявлении механизма теплового пробоя.

Тепловой пробой возникает в том случае, когда количество теплоты, выделяющегося в диэлектрике, вследствие диэлектрических потерь, превышает количество теплоты, которое может рассеиваться диэлектриком во внешней среде. При этом нарушается тепловое равновесие и процесс приобретает лавинообразный характер, т. к. диэлектрические потери в твердых диэлектрика, как правило, сильно возрастают с ростом температуры. Явление теплового пробоя сводится к разогреву материала в электрическом поле до температуры плавления, обугливания и пр.

Электрохимический пробой имеет существенное значение при повышенных температурах и высокой влажности воздуха. Он наблюдается как при постоянном напряжении, так и при переменном напряжении низкой частоты, когда в материале развивается необратимые процессы, связанные с уменьшением сопротивления изоляции (электрохимическое старение изоляции). Электрохимический пробой связан с явлением электропроводности и для своего развития требует длительного времени.

Электрохимический пробой во многом зависит от материала электродов. Например, электроды из серебра, способного диффундировать в керамику, понижают ее пробивное напряжение.

Электрохимической пробой наблюдается как у неорганических, так и у многих органических материалов.