48.Пробой газов в однородном поле.

Увеличение электрической прочности при малых расстояниях объясняется трудностью формирования ударной и фото-ионизации.

I. При уменьшении давления плотность газа уменьшается, а следовательно вероятность возникновения ударной ионизации уменьшается.

В область давления II E_пр возрастает, так как с ростом давления уменьшается длина свободного пробега электронов, а значит и кинетическая энергия.

49.Пробой газов в неоднородном поле.

Особенностью пробоя газа в неоднородном электрическом поле явля­ется возникновение частичного разряда в виде короны в местах, где напря­женность поля достигает критических значений, с дальнейшим переходом в искровой разряд.

При положительной полярности иглы образовавшийся положительный объемный заряд отталкивается от неё и передается вглубь разрядного проме­жутка. Область высоких неодиородностей (область ионизации) придется на границу объемного заряда и разрядного промежутка. Таким обра­зом, положительный объемный заряд как бы «продвигает» иглу вглубь раз­рядного промежутка, где и идет ударная ионизация электронами, облегчая тем самым пробой промежутка.

При отрицательной полярности иглы образовавшийся поло­жительный заряд как бы «блокирует» иглу, препятствуя распространению ударной ионизации вглубь промежутка, и для того, чтобы происходило раз­витие разряда, необходимо повышать напряжение. Вследствие вышесказан­ного, пробивное напряжение и электрическая прочность газов в неоднород­ном поле выше при отрицательной полярности иглы, чем при положи тельной. Это явление необходимо учитывать в высоковольтных кон­струкциях, устройствах, работаю­щих на постоянном токе.

50.Пробой жидких диэлектриков.

Жидкие диэлектрики имеют значительно большие величины электри­ческой прочности по сравнению с газами в нормальных условиях, что обу­словлено значительно меньшей длиной свободного пробега электронов за счет большей плотности жидкостей.

Существуют несколько теорий пробоя жидких диэлектриков.

Согласно теории теплового пробоя пробой загрязненных диэлектриков объясняется частичным пере/ревом и вскипанием жидкости в местах скопле­ния примесей и образованием газообразного мостика, по которому и развива­ется пробой.

Для максимально очищенных жидкостей пробой происходит за счет ударной ионизации.

Электрическая прочность жидких диэлектриков в слабой степени зави­сит от их химической природы, но весьма существенно от инородных приме­сей. Эти примеси в жидкостях могут образовывать растворы и дисперсные фазы, причем, наибольшее влияние на электрическую прочность оказывают дисперсные фазы в виде эмульсий и суспензий.

51.Пробой твердых диэлектриков.

Минимальное напряжение U_np, приложенное к диэлектрику, и приво­дящее к образованию проводящего канала в нем, называется пробивным на­пряжением. Напряженность электрического поля Епр в диэлектрике толщиной d, соответствующая величине U_np, получило название электрической прочности. В зависимости от того, замыкает ли канал оба электрода, пробой может быть полным, неполным или частичным. У твердых диэлектриков возможен также поверхностный пробой, после которого повреждается по­верхность материала, образуя на органических диэлектриках науглсраженный след - трекинг.

Снижение U_np от времени воздействия приложенного напряжения происходит из-за электрического старения изоляции: необратимых процессов под воздействием тепла и электрического поля.

Возможные виды пробоя твердых диэлектриков:

• Ионизационный пробой можно наблюдать в полимерных диэлек­триках, содержащих газовые пары, в которых развиваются процессы иониза­ции в виде частичных разрядов. В результате электронно-ионной бомбардировки стенок нор и действия окислов азота и азона полимерный материал меняет химический состав и механически разрушается.

• Электромеханический пробой характерен для хрупких диэлектриков и пористых керамик. Он возникает в результате механического разрушения из-за развития микротрещин иод действием разрядов в газовых включениях, когда образуются перегретые области диэлектрика.

• Электротермический пробой - механическое разрушение полимера при высоком напряжении в результате того, что полимер находится в высо­коэластичном состоянии. Причиной является уменьшение толщины диэлек­трика из-за электростатического притяжения электродов под действием вы­сокого напряжения.

• Электрический пробой представляет собой разрушение диэлектри­ка, обусловленное ударной ионизацией электронами или разрывом связей между атомами ионами или молекулами силами самого электрического поля. Это происходит за время 10^-5--10^-8 с. Е_пр при электрическом пробое зависит в основном от внутреннего строения диэлектрика и его химического состава и практически не зависит от температуры окружающей среды; частоты прило­женного напряжения; геометрических размеров образца, вплоть до толщины 10^-3--10^-4 мм.

• Электротепловой пробой

Электротепловой (тепловой) пробой становится возможным, когда вы­деляющееся в диэлектрике тепло Q1 становится больше величины отводимой от него теплоты - Q2 В результате в месте пробоя развивается лавинообраз­ный процесс разогрева диэлектрика, сопровождающийся образованием узко­го проплавленного канала высокой проводимости.

Если считать распределение температуры по толщине диэлектрика равномерным, то можно легко получить аналитическое выражение, пригод­ное для анализа зависимости Uпр от влияния различных факторов.

• Электрохимический пробой

Электрохимический пробой происходит при напряжениях, меньших электрической прочности диэлектрика, вследствие изменения химического состава и структуры диэлектрика, вызванного процессами электрического старения. Время развития этого вида пробоя составляет 10 -30 с.