Задача 1
Дайте короткий опис фізичного змісту й практичного значення пробою. Наведіть величини вимірювань величини характеристик для різних груп діелектриків
Кожен діелектрик, перебуваючи в електричному полі, втрачає властивості ізоляційного матеріалу, якщо напруженість поля перевищить деяке критичне значення. Це явище - пробій діелектрика. В результаті пробою відбувається з'єднання провідників, знаходяться під напругою, один з одним.
- напруга, при якому відбувається пробій - пробивну напруга, що вимірюється в кіловольт.
- електрична міцність діелектрика, яка вимірюється в або - у практиці, - в системі СІ.
В
Віда пробою:
В§ Тепловий пробій. У результаті нагрівання діелектрика проходять через нього електричного струму, опір діелектрика безперервно зменшується. Це викликає збільшення струму, внаслідок чого підвищується температура, до тих пір, поки струм не досягне величини, при якої діелектрик термічно руйнується (плавиться). У цьому випадку залежить від температури діелектрика. br/>В
В§ Електричний пробій. З підвищенням напруженості електричного поля відбувається процес швидкого наростання кількості вільних електронів, який закінчується пробоєм діелектрика. p> Криву залежності від часу впливу прикладеної напруги називають В«кривий життя діелектрика В», оскільки по ній можна визначити час життя діелектрика при заданої напруженості поля.
В
В§ Електрична проникність діелектрика при електричному пробої не залежить від температури, але при більш високих температурах діелектрика переходить в тепловий пробій.
При цьому діелектрика зменшується із зростанням його температури.
1. Пробій газів - явище чисто електричне, залежить від ступеня однорідності електричного поля, в якому здійснюється пробій
В
В§ Пробій в однорідному полі. У такому полі пробій настає практично миттєво при досягненні суворо певної напруги, залежного від температури і тиску газу. Між електродами виникає іскра, яка потім переходить у дугу, якщо джерело напруги має достатню потужність. Поява іскри при заданій відстані між електродами використовують для визначення значення прикладеної напруги.
Електрична міцність газу в сильній мірі залежить від тиску, якщо температура постійна. При малих змінах температури і тиску газу пробивна напруга пропорційно щільності газу:
В
де: - пробивна напруга при даних температурі і тиску
- пробивна напруга при нормальних умовах
()
В§ Пробій в неоднорідному полі. Особливістю пробою в такому полі є виникнення часткового заряду у вигляді корони в місцях, де напруженість поля досягає критичних значень, з подальшим переходом корони в іскровий заряд і дугу при зростанні напруги.
2. Пробій рідких діелектриків. У рідких діелектриках на явище пробою впливає наявність домішок, так як отримати гранично чисту рідину дуже важко. Теорію електричного пробою можна застосувати до рідин максимально очищеним від домішки. Пробій рідин, що містять газові включення, пояснюються місцевим перегрівом рідин, який призводить до утворення газового каналу між електродами. Вода у вигляді крапельок в трансформаторному маслі, при нормальній температурі значно знижує. Під впливом електричного поля сферичні крапельки води поляризуються, набуваючи форму еліпсоїдів і, притягаючи між собою різнойменними кінцями, створюють між електродами ланцюжки з підвищеною провідністю, по яких і відбувається електричний пробій. Сажа і обривки волокон спотворюють електричне поле всередині рідини і також призводять до зниження електричної міцності рідких діелектриків. Очищення рідких діелектриків від домішок значно підвищує електричну міцність.
3. Пробій твердих діелектриків. Розрізняють чотири види пробою:
В§ Електричний пробій макроскопічно однорідних діелектриків. Цей вид пробою характеризується швидким розвитком: протікає за менше, ніж з, і не обумовлений тепловою енергією, хоча електрична міцність при електричному пробої в деякій мірі залежить від температури.
В§ Електричний пробій неоднорідних діелектриків. Характерний для технічних діелектриків, містять газові включення. Розвивається вельми швидко. Електрична міцність твердих діелектриків практично не залежить від температури до деякого її значення. Вище цього значення спостерігається помітне зниження електричної міцності, що говорить про появу механізму теплового пробою.
В§ Тепловий пробій. Виникає в тому випадку, коли кількість теплоти, що виділяється в діелектрику за рахунок діелектричних втрат, перевищує кількість теплоти, яке може розсіюватися в даних умовах, при цьому порушується теплова рівновага, а процес набуває лавиноподібного характеру. Явище теплового пробою зводиться до розігріву матеріалу в електричному полі до температур, відповідних розплавлення і обвуглювання. Пробивна напруга, обумовлене нагрів...
