- •Изучение свойств и характеристик диэлектрических материалов
- •Составители: а.В. Богатырева, и.А. Захаров, е.А. Флаксман
- •Даются описание лабораторных установок, порядок выполнения работы, задания и краткие сведения из теории.
- •Редактор э.Б. Абросимова
- •Цель работы
- •Характерные особенности диэлектриков
- •Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость
- •Электропроводность диэлектриков
- •Диэлектрические потери
- •Пробой твердых диэлектрических материалов
- •Электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков
- •Электрический пробой неоднородных диэлектриков
- •Тепловой пробой
- •Электрохимический пробой
- •Содержание работы
- •Порядок выполнения работы
- •Часть 1. Определение удельных
- •1. Устройство и принцип работы стенда
- •2. Подготовка стенда к работе
- •3. Порядок выполнения работы
- •4.Обработка результатов измерений
- •Часть 2. Изучение диэлектрической проницаемости и электрических потерь в твердых диэлектриках
- •1.Устройство и принцип работы стенда
- •2. Подготовка стенда к работе
- •3. Порядок выполнения работы
- •4.Обработка результатов измерений
- •Часть 3. Определение электрической прочности
- •Устройство и принцип работы стенда
- •Подготовка стенда к работе
- •Порядок работы
- •Обработка результатов
- •Часть 3. Определение электрической прочности твердых диэлектриков
- •Контрольные вопросы
- •Литература
Тепловой пробой
Электротепловой (сокращенно тепловой) пробой сводится к разогреву материала в электрическом поле до температур, соответствующих хотя бы местной потере им электроизоляционных свойств, связанной с чрезмерным возрастанием сквозной электропроводности или диэлектрических потерь. Пробивное напряжение при тепловом пробое зависит от ряда факторов: частоты поля, условий охлаждения, температуры окружающей среды и др.
Кроме того, напряжение теплового пробоя связано с нагревостойкостью материала. Органические диэлектрики вследствие малой нагревостойкости при прочих равных условиях имеют более низкие значения пробивных напряжений при тепловом пробое, чем неорганические.
При расчетах напряжения теплового пробоя должны приниматься во внимание tg диэлектрика и его зависимость от температуры, а также диэлектрическая проницаемость материала.
Электрохимический пробой
Электрохимический пробой изоляционных материалов имеет особенно существенное значение при повышенных температурах и высокой влажности воздуха. Этот вид пробоя наблюдается при постоянном и переменном напряжениях низкой частоты, когда в материале развиваются электролитические процессы, обусловливающие необратимое уменьшение сопротивления изоляции.
Такое явление часто называют также старением диэлектрика в электрическом поле, поскольку оно приводит к постепенному снижению электрической прочности, заканчивающемуся пробоем при напряженности поля, значительно меньшей пробивной напряженности, полученной при кратковременном испытании.
Ранее считалось, что старение свойственно лишь органическим диэлектрикам (пропитанная бумага, резина и т. д.), в которых оно обусловлено, прежде всего развитием ионизационного процесса в воздушных включениях; ионизация связана с выделением озона и окислов азота, приводящих к постепенному химическому разрушению изоляции. Позднее было показано, что явление старения может иметь место и в некоторых неорганических диэлектриках, например в титановой керамике.
Электрохимический пробой требует для своего развития длительного времени, так как он связан с явлением электропроводности, приводящим к медленному выделению в материале малых количеств химически активных веществ, или с образованием полупроводящих соединений. В керамике, содержащей окислы металлов переменной валентности (например, ТiО2), электрохимический пробой встречается значительно чаще, чем в керамике, состоящей из окислов алюминия, кремния, магния, бария.
При электрохимическом пробое, наблюдаемом при постоянном напряжении и низких частотах в условиях повышенных температур или высокой влажности воздуха, большое значение имеет материал электрода. Серебро, способное диффундировать в керамику, облегчает электрохимический пробой в противоположность, например, золоту.
Содержание работы
1. Определение удельных объемного и поверхностного сопротивления твердых диэлектриков с помощью тетраометра.
2. Определение емкости, диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, коэффициента диэлектрических потерь твердых диэлектриков; изучения этих характеристик диэлектриков в зависимости от температуры и частоты
3. Определение электрической прочности твердых диэлектриков.