39.Мостиковая теория

Мостиковая теория описывает механизм пробоя механических жидких диэлектриков.

Если _пр>>_ж, то при приложения напряжения частички примесей выстраиваются в цепочки вдоль силовых линий.

Под действием электрического поля шарики поляризуются и приобретают форму эллипса.

, гдеe – эксцентриситет.

, где  - коэффициент поверхностного натяжения примеси.  и  - коэффициенты.

Вычислив внутреннюю энергию шара и эллипса Геммонт установил связь:

; .

40.Тепловая теория пробоя.

Пробой очищенных, но не дегазированных жидкостей.

При достижении температуры кипения водяные шарики выстраиваются в ряд.

,

где E_пр – величина пробивного напряжения поля;

 - коэффициент зависящий от свойств диэлектрика;

 - коэффициент теплоотдачи;

T_кип – температура кипения жидкости;

T₀ – температура окружающей среды;

Q – тепло необходимое для кипения жидкости;

n – коэффициент зависящий от размеров газовых включений.

41.Пробой твердых диэлектриков.

Первая стадия – нарушение стационарного режима электропроводности диэлектриков, что приводит к резкому увеличению электрического тока.

Вторая стадия – разрушение твердого диэлектрика. Характер разрушения определяется особенностью процессов протекающих в первой стадии.

В зависимости от этих особенностей различают три вида пробоя:

Тепловой; Электрический; Электрохимический.

Тепловой пробой – резкое увеличение проводимости происходит за счет роста температуры внутри диэлектрика. В свою очередь, увеличение температуры может быть вызвано диэлектрическими потерями и такими условиями, при которых количество тепла превышает количество отводимого тепла, таким образом тепловой пробой следует ожидать при повышении температуры окружающей среды, при больших толщинах электрической изоляции, при длительном воздействии электрических полей.

; , гдеt – время.

–с увеличением частоты увеличивается диэлектрические потери.

Рассмотрим элементарную тепловую теорию пробоя

; где  - удельное сопротивление диэлектрика;

h – толщина диэлектрика; S – площадь поперечного сечения диэлектрика.

; (1) ; (2)

где ₀ – удельная проводимость диэлектрика при t₀ окружающей среды;

 - коэффициент зависящий от свойств диэлектрика;

t₀ – температура окружающей среды; t – температура диэлектрика.

Подставим выражение (2) в выражение (1):

; (3) ; (4)

где S – площадь поперечного сечения диэлектрика,

 - коэффициент теплоотдачи; Q₁ и Q₂ – выделяемое и отводимое тепло.

U₃>U₂>U₁ t₁ – точка устойчивого равновесия,

t₂ – точка неустойчивого равновесия.

Напряжение при котором достигается неустойчивая точка равновесия (t₂) называется пробивным напряжением.

Определим:

разделим (5) на (6):

; (7) ; (8)

Данная формула позволяет произвести лишь качественный анализ условия теплового пробоя и получить лишь приближенную оценку. Более точно можно по теории Семенова-Фокка:

,

где U_пр – действительное значение пробивное напряжение;

f – частота приложенного напряжения (Гц);

Tk_tg - температурный коэффициент тангенса угла диэлектрических потерь;

tg_н – тангенс диэлектрических потерь при начальной температуре;

_н – диэлектрическая проницаемость при начальной температуре;

_с – в справочнике, а с по формуле: ,

где h – толщина диэлектрика;

₁ – теплопроводность металлических электродов;

h₁ – толщина электродов;

 - коэффициент теплоотдачи от электродов в окружающую среду.

Для расчета изоляционных конструкций используют упрощенную формулу:

, где t_раб – максимальная рабочая температура.

,

где С –емкость изоляционной конструкции;

 - коэффициент теплоотдачи от поверхности данной конструкции в окружающую среду;

S – площадь поверхности данной изоляционной конструкции.