Пробой диэлектриков. Виды пробоя.

Диэлектрик, находясь в электрическом поле, теряет свойства электроизоляционного материала, если напряженность поля превысит некоторое критическое значение. Это явление носит название пробоя диэлектрика или нарушения его электрической прочности. Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением, а соответствующее значения напряженности поля — электрической прочностью диэлектрика.

Пробивное напряжение обозначается Uпр и измеряется чаще всего в киловольтах. Электрическая прочность определяется пробивным напряжением, отнесенным к толщине диэлектрика в месте пробоя:

Епр= Uпр/h (4-1)

где h — толщина диэлектрика.

Удобные для практических целей численные значения электрической прочности диэлектриков получаются, если пробивное напряжение выражать в киловольтах, а толщину диэлектрика — в миллиметрах. Тогда электрическая прочность будет в киловольтах на миллиметр. Для сохранения численных значений и перехода к единицам системы СИ можно пользоваться единицей МВ/м:

1 МВ/м = 1 кВ/мм = 106 В/м.

Пробой газа обусловливается явлением ударной и фотонной ионизации. Пробой жидких диэлектриков происходит в результате ионизационных и тепловых процессов. Одним из главнейших факторов,
способствующих пробою жидкостей, является наличие в них посторонних примесей. Пробой твердых тел может вызываться как электрическим, так и тепловым процессами, возникающими под действием поля. Явление электрического пробоя связано с электронными процессами в диэлектрике, возникающими в сильном электрическом поле и приводящими к внезапному резкому местному возрастанию плотности электрического тока к моменту пробоя.

Тепловой пробой является следствием уменьшения активного сопротивления диэлектрика под влиянием нагрева в электрическом поле, что приводит к росту активного тока и дальнейшему увеличению нагрева диэлектрика вплоть до его термического разрушения. При длительном действии напряжения пробой может быть вызван электрохимическими процессами, происходящими в диэлектриках под воздействием электрического поля.

Из изложенного следует, что пробой газов — явление чисто электрическое. Поэтому все численные результаты экспериментов пробою газов относятся к максимальным (амплитудным) значением напряжения. Поскольку в разрушении жидких и особенно твердых диэлектриков существенную роль играют тепловые процессы, то при приложении к диэлектрикам переменного напряжения чис­ленные значения пробивного напряжения относятся к действую­щим.

Контрольные вопросы:

1.Что называется поляризацией?

2. Перечислите виды поляризации и их особенности?

3. Какие виды поляризации характерны для твердых тел, жидкостей и газов?

4. Диэлектрическая проницаемость?

5. На какие группы по виду поляризации делятся диэлектрики?

6. Что называют диэлектрическими потерями?

7. Диэлектрические потери в газах?

8. Диэлектрические потери в жидких диэлектриках?

9. Диэлектрические потери в твердых диэлектриках?

10. Пробой диэлектриков? Виды пробоя?

Лабораторная работа №4