Твердые диэлектрики молекулярного строения
В неполярных диэлектриках (например, в
парафине) потери обусловлены только
удельной электропроводностью. У этих
диэлектриков наблюдается электронная
поляризация; релаксационные виды
поляризации отсутствуют. Диэлектрические
потери небольшие (
)
и при нагревании слегка возрастают
(рис. 4.7 а). Наличие ионогенной примеси
(например, влаги) приводит к существенному
возрастанию диэлектрических потерь.
В полярных диэлектриках (напрмер, в
канифоли) на кривых зависимости
от
температуры и частоты напряжения,
подобно полярным жидким диэлектрикам,
проявляется максимум тангенса угла
диэлектрических потерь, обусловленный
ДРП. В этих диэлектриках, так же как и в
жидких полярных, диэлектрические потери
складываются из потерь, обусловленных
электропроводностью и ДРП. Величина
Пробой диэлектриков
Пробоем диэлектрика называют такое его состояние, когда диэлектрик при некотором значении напряженности электрического поля утрачивает свои электроизоляционные свойства. В диэлектрике образуется канал проводимости.
Следствием пробоя является ток короткого замыкания Iкз, который не зависит от природы диэлектрика и определятся лишь мощностью источника напряжения и сопротивлением внешней цепи.
Ток короткого замыкания приводит к механическому и тепловому разрушению твердого диэлектрика – образуется сквозное проплавленное отверстие. Изделие с пробитой изоляцией не подлежит эксплуатации, так как при вторичной подаче напряжения произойдет повторный пробой диэлектрика, но узе при более низком напряжении. При пробое газообразных или жидких диэлектриков в результате подвижности молекул после снятие напряжения пробитый участок восстанавливает свои первоначальные свойства и такой диэлектрик можно использовать вновь.
Твердый диэлектрик:
iкз механическое
разрушения сквозное проплавленное
отверстие
тепловое
Жидкий и газообразный диэлектрик: в результате подвижности молекул после снятие напряжения пробитый участок восстанавливает свои первоначальные свойства.
Как я Вам уже говорил, напряжение при котором происходит пробой, называется пробивным напряжением Uпр, а напряженность электрического поля в данном случае характеризует электрическую прочность Eпр– минимальное значение напряженности электрического поля, при котором наступает пробой, в простейшем случае можно принять:
где h– толщина диэлектрика в месте пробоя.
В Международной системе единиц
измеряется в вольтах на метр, В/м. На
практике в качестве единицы измерения
используют киловольт на миллиметр,
кВ/мм, для газов – кВ/см:
10 кВ/см=1 кВ/мм=1МВ/м=106В/м.
В первую очередь Eпр зависит от:
степени однородности вещества:
у ТД – от количества и размера пор.
У ЖД – от частиц нерастворенной примеси,
У воздуха – от микрокапель влаги;
Химического состава и строения материала;
Толщины образца (расстояния между электродами);
Частоты и времени приложения напряжения;
Давления;
Влажности и т.д.
Следует отметить, что для надежной работы электрических устройств (деталей) Uраб берется всегда ниже, чем Uпр изоляции. Отношение Uпр/Uраб представляет собой коэффициент запаса электрической прочности изоляции.
Различают пробой:
Полный – канал проводимости проходит через всю толщу диэлектрика от одного электрода к другому (рисунок 5.1 а)
Неполный (коронный разряд) – канал проводимости не достигает одного из электродов;
Частичный – пробой происходит только в газовых или жидкостных включениях (порах) твердой изоляции.
Пробой может быть поверхностным и внутренним.
Поверхностный пробой возникает не сквозь толщу диэлектрика, а на границе раздела сред.
