44.Электрический и тепловой пробой жидкого диэлектрика

Предельно чистые жидкости получить чрезвычайно трудно. Постоянными приме­сями в жидких диэлектриках являются вода, газы и твердые частички. Наличие примесей и определяет в основном явление пробоя жидких диэлектриков и вызывает большие затруднения для создания точной теории пробоя этих веществ.

Представления теории электрического пробоя применяют к жид­костям, максимально очищенным от примеси. При высоких значе­ниях напряженности электрического поля может происходить вырывание электронов из металлических электродов и разрушение молекул самой жидкости за счет ударов заряженными частицами. При этом повышенная электрическая прочность жидкого диэлектрика по сравнению с газообразным обусловлена значительно меньшей длиной свободного пробега электронов. Пробой жидкостей, содержащих газовые включения, объясняют местным перегревом жидкости (за счет энергии, выде­ляющейся в относительно легко ионизирующихся пузырьках газа), который приводит к образованию газового канала между электро­дами. Влияние воды, не смешивающейся с трансформаторным маслом при нормальной температуре и держащейся в нем в виде отдельных мелких капелек, показано на рис. Под влиянием электрического поля капельки воды — сильнополярной жидкости — поляризу­ются и создают между электродами цепочки с повышенной прово­димостью, по которым и происходит электрический пробой.

Тепловой. На рис. показано влияние температуры на электрическую проч­ность трансформаторного масла— чистого (1) и содержащего некоторое ко­личество воды (2). Электрическая проч­ность чистого масла не зависит от температуры в пределах до 80° С, когда начинается кипение легких мас­ляных фракций и образование большого количества пузырьков пара внут­ри жидкости. Наличие воды снижает электрическую прочность масла при нормальной температуре. Подъем Е_пг> при повышении температуры обуслов­лен переходом воды из состояния эмульсии в состояние молеку­лярного раствора. Дальнейшее снижение электрической прочности объясняется процессами ки­пения жидкости. Увеличение электрической прочности при низких температурах связа­но с увеличением вязкости масла и меньшими значения­ми диэлектрической прони­цаемости льда по сравнению с водой. Твер­дые загрязнения (сажа, об­рывки волокон и т. п.) иска­жают электрическое поле внутри жидкости и также приводят к снижению элект­рической прочности диэлект­рических жидкостей.

45.Относительная диэлектрическая проницаемость полярных и неполярных диэлектриков

Под влиянием электрического поля связанные электрические заряды диэлектрика смещаются в направлении действующих на них сил и тем больше, чем выше напряженность поля. При снятии электрического поля заряды возвращаются в прежнее состояние. В полярных диэлектриках, содержащих дипольные молекулы, воз­действие электрического поля вызывает еще и ориентацию диполей в направлении поля; при отсутствии поля диполи дезориентируются вследствие теплового движения. Большинство диэлектриков характеризуется линейной зависи­мостью электрического смещения от напряженности электрического поля, созданного в диэлектрике.

Любой диэлектрик с нанесенными на него электродами, вклю­ченный в электрическую цепь, может рассматриваться как конден­сатор определенной емкости Q=CU, где с — емкость конденсатора, U — приложенное к нему напряжение.

Количество электричества Q при заданном значении приложен­ного напряжения слагается из двух составляющих: Q₀, которое присутствовало бы на электродах, если бы их разделял вакуум, и Q_Д, которое обусловлено поляризацией диэлектрика.

Одной из важнейших характеристик диэлектрика, имеющей особое значение для техники, является его относительная диэлек­трическая проницаемость ε. Эта величина представляет собой отношение заряда Q, получен­ного при некотором напряжении на конденсаторе, содержащем данный диэлектрик, к заряду Q₀: следовательно, относительная диэлектриче­ская проницаемость любого вещества больше единицы и равна единице только в случае вакуума.

Значение относительной диэлектрической проницаемости вся­кого вещества не зависит от выбора системы единиц. В дальнейшем для характеристики качества диэлектриков используется именно это значение диэлектрической проницаемости, причем слово «отно­сительная» для краткости, опускается.

где С₀ — емкость, которую имел бы данный конденсатор, если бы его электроды разделял вакуум.