 |
ДП в твердых диэлектриках ионного строения
|
|
|
|
В кристаллических диэлектриках с плотной упаковкой ионов (кварц, слюда, керамика) наблюдаются электронная и ионная поляризации, не вызывающие рассеивание мощности приложенного электрического поля, поэтому диэлектрические потери в этом случае обусловлены только удельной электропроводностью и имеют небольшие значения 
, который при нагревании незначительно возрастает, так как возрастает удельная электропроводность. Наличие примеси, искажающей кристаллическую решетку, приводит к существенному увеличению 
.
В диэлектриках аморфных и кристаллических с неплотной упаковкой ионов (в неорганических стеклах, асбесте, электротехнической керамике), кроме электронной и ионной поляризаций, имеется и ионно-релаксационная, вызывающая соответствующие потери. ДП в этом случае обусловлены электропроводностью и И-Р поляризацией (рис. 4.11 а, кривые 1 и 2). ДП в этих диэлектриках выше и составляют 
и сильно зависят от температуры.
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:
ü степени однородности вещества:
o у ТД – от количества и размера пор.
o У ЖД – от частиц нерастворенной примеси,
o У воздуха – от микрокапель влаги;
ü Химического состава и строения материала;
ü Толщины образца (расстояния между электродами);
ü Частоты и времени приложения напряжения;
ü Давления;
ü 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:
ü Полный – канал проводимости проходит через всю толщу диэлектрика от одного электрода к другому (рисунок 5.1 а)
ü Неполный (коронный разряд) – канал проводимости не достигает одного из электродов;
ü 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.
|
|
|
