Электрическая прочность

Диэлектрик, находясь в электрическом поле, может потерять свойства изоляционного материала, если напряженность поля превысит некоторое критическое значение. Явление образования проводящего канала в диэлектрике под действием электрического поля называют пробоем.

Минимальное, приложенное к диэлектрику напряжение, приводящее к его пробою, называют пробивным напряжением U_пр. Значение пробивного напряжения зависит от толщины диэлектрика и формы электрического поля, обусловленной конфигурацией электродов и самого диэлектрика и характеризуется электрической прочностью. Электрической прочностью называют минимальную напряженность однородного электрического поля, приводящую к пробою диэлектрика. Т.е электрическая прочность характеризует способность материала противостоять электрическому пробою.

Электрическая прочность измеряется в Вольт/метрах и кратных единицах кВ/мм, МВ/см и т.д.

Различают следующие виды пробоя:

- электрический - диэлектрик разрушается в следствии ударной ионизации электронами;

- тепловой – разогрев материала до температур, соответствующих расплавлению, обугливанию и т.п. - возникает, когда количество тепловой энергии, выделяющейся в диэлектрике за счет потерь, превышает количество рассеиваемой энергии в данных условиях;

- электрохимический (электрохимическое старение) – обусловлен медленными изменениями химического состава и структуры диэлектрика под длительным действием электрического поля и окружающей среды, приводящими к понижению его электрической прочности;

- поверхностный – пробой газа или жидкости вблизи поверхности твердого диэлектрика.

Если пробой произошел в газообразном диэлектрике, то благодаря высокой под­вижности молекул пробитый участок после снятия напряжения восстанавливает свои электрические свойства. В противопо­ложность этому пробой твердых диэлектриков заканчивается разрушением изоляции.

Задача 5

Рассчитайте электрическую прочность диэлектрика толщиной 100 мкм, если взят двойной запас прочности, а рабочее напряжение 2,5 кВ.