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 I_кз, 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:

i_кз 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 U_пр, а напряженность электрического поля в данном случае характеризует электрическую прочность E_пр – 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 E_пр 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) U_раб берется всегда ниже, чем U_пр изоляции. Отношение U_пр/U_раб 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.

Дата добавления: 2015-09-01