Влияние различных факторов на электрическую прочность.

Электрический пробой развивается за очень незначительное время. Поэтому если пробой не произошел в ближайшее время после приложения напряжения, то, вероятно, следует ожидать, что он не произойдет и в дальнейшем. Для развития теплового пробоя требуется накопление в диэлектрике тепла, на что нужно определенное время, тем меньшее, чем выше приложенное к диэлектрику напряжение. Зависимость пробивного напряжения от времени приложения напряжения представлена на рис.1, из которого видно, что диэлектрик способен неограниченно долго выдерживать напряжение, величина которого меньше напряжения , к которому асимптотически стремится U_пр при увеличении времени приложения поля.

При повышении температуры происходит переход от электрического пробоя (при Т < Тк) к тепловому (при Т > Т_к), как показано на рис.2. При повышении частоты приложенного напряжения наблюдается аналогичный ход кривой.

Рис.1 Зависимость Uпр от времени Рис.2 Зависимость электрической

приложения напряжения прочности от температуры

Электрическая прочность диэлектрика при прочих равных условиях ниже в однородном поле (при использовании электро­дов большой площади), чем в неоднородном (при использова­нии заостренных электродов с малым радиусом кривизны). Это связано с тем, что в первом случае вероятность попадания де­фектных мест диэлектрика (участков с пониженной электриче­ской прочностью) в межэлектродное пространство выше, чем во втором.

Зависимость электрической прочности от толщины диэлек­трика обусловлена механизмом пробоя (рис.3). С увеличени­ем толщины облегчается образование электронной лавины (из-за большего числа свободных носителей заряда, каждый из которых может стать инициатором начала лавинного процесса) в случае электрического пробоя и ухудшается отвод теплоты — в случае теплового. Практический интерес представляет изучение электрической прочности многослойного диэлектрика в зависи­мости от числа слоев (рис.4).

Рис.3 Зависимость электрической Рис.4 Зависимость электрической

прочности от толщины диэлектрика прочности от числа слоёв диэлектрика

Повышение электрической прочности происходит до неко­торого критического значения количества слоев n_к, которое за­висит от природы диэлектрика, его толщины и формы электродов. Увеличение электрической прочности до nк можно объяснить тем, что образование электронной лавины затруднено, так как на границах слоев происходит интенсивное рассеяние электронов и их рекомбинация на ловушках. С ростом числа слоев ухудшаются условия теплообмена между внутренними слоями и окружающей средой, и электрическая прочность уменьшается.

Кроме перечисленных воздействий на электрическую прочность значительное влияние оказывает структура материала. В общем случае электрическая прочность кристаллических материалов выше, чем аморфных. Для кристаллических материалов она снижается с увеличением числа дефектов, особенно включений других фаз и различных неоднородностей, искажающих электрическое поле. Электрическая прочность плотных материалов выше, чем пористых, так как в последних могут происходить электрохимический и ионизационный виды пробоя. Неполярные диэлектрики имеют более высокую электрическую прочность по сравнению с полярными. Влажность окружающей среды приводит к снижению электрической прочности электро­изоляционных материалов, особенно пористых.

Значения электрической прочности некоторых твердых диэлектрических материалов в полях переменного тока при частоте 50Гц приведены в табл.1.

Таблица 1

Дата добавления: 2015-07-19