Справочник от Автор24
Все самое важное в приложении

Пробой диэлектриков

Механизмы пробоя диэлектриков

Определение 1

Пробой диэлектрика – это потеря электроизоляционных свойств диэлектриком при напряженности поля, которая превышает определенное критическое значение.

В случае пробоя происходит резкое увеличение плотности электрического тока и уменьшение сопротивления, результатом чего является короткое замыкание. Пробои диэлектрика делятся на пробои твердого диэлектрика, пробой жидкости и пробой газа.

Определение 2

Пробивное напряжение – это напряжение, при котором происходит пробой диэлектрика.

Различают следующие механизмы пробоя диэлектрика:

  1. Электрический пробой. В процессе электрического пробоя диэлектрик разрушается силами, которые действуют в электрическом поле на заряды атомов молекул диэлектрика. Данный вид пробоя происходит мгновенно - из-за процесса ударной ионизации электронами. В том случае, когда энергии электронов хватает для ионизации при соударении электронов с атомами, последние ионизируются. В результате этого появляются новые электроны, их количество лавинно растет, что увеличивает проводимость и приводит к электрическому пробою.
  2. Электротепловой пробой. Данный вид пробоя происходит в том случае, когда количество теплоты, выделяемое диэлектриком вследствие диэлектрических потерь, превышает количество теплоты, которое может рассеиваться в заданных условиях. Явление теплового пробоя сводится к разогреву материала в электрическом поле до такого значения температуры, при котором происходит расплавление или обугливание материала. В этом случае пробивное напряжение зависит от температуры окружающей среды, условий охлаждения, толщины диэлектрика, частоты и нагревостойкости материала. Если увеличить толщину диэлектрика, то напряжение пробоя становится меньше благодаря ухудшению процесса отвода тепла от средних частей диэлектрика.
  3. Электрохимический пробой. Данный вид пробоя обусловлен медленным изменением химического состава диэлектрика. Оно развивается при действии электрического поля при высоких температуре и влажности. Электрохимический пробой наблюдается при переменном и постоянном напряжении. В случае высокой частоты электрохимический пробой является результатом ионизации газа, которая сопровождается тепловым эффектом. При низкой частоте в диэлектрике наблюдается необратимое уменьшение изоляции, что приводит к пробою.
  4. Ионизационный пробой. Данный пробой диэлектрика развивается из-за действия на него частичных разрядов. Диэлектрики из полимеров из-за действия разрядов окисляются, образовавшиеся ионы бомбардируют стенки пор изоляции, результатом чего является механическое разрушение, а появившиеся оксиды азота и озон разрушают полимер.
  5. Электромеханический пробой. Данный вид пробоя характерен для полимерных диэлектриков, которые находятся в высокоэластичном состоянии при высокой температуре. Из-за действия электростатического притяжения, которое возникает между электродами при высоком напряжении, происходит механическое сдавливание диэлектрика - уменьшение его толщины. Когда достигается критическая точка деформации, происходит пробой диэлектрика.
Профессия «Аналитик данных»
Научись работать с метриками продукта и маркетинга, проводить сбор данных, применять знания статистики для анализа
Выбрать занятия

Пробой твердых и жидких диэлектриков

В твердых диэлектриках возможно протекание всех механизмов пробоя. Каждый из них имеет место быть для одного и того зе диэлектрика в зависимости от характера электрического поля, наличия дефектов и примесей. Электрический пробой имеет место быть, если исключено влияние электропроводности и потерь в диэлектрике, которые обуславливают нагрев материалов, также отсутствие ионизации включений газа. Такой пробой твердого диэлектрика протекает мгновенно и представляет собой чисто электронный процесс, то есть происходит ударная ионизация атомов электронами и образование лавин. У твердого диэлектрика длина электронного пробега значительно меньше, чем у жидкого, поэтому для получения необходимой энергии ионизации необходимо увеличивать напряженность поля.

Тепловой пробой в твердом диэлектрике возникает, если количество теплоты, выделяемое за счет диэлектрических потерь больше, чем тепловой энергии, которая может рассеиваться. В данном случае нарушается тепловое равновесие, и процесс становится лавинообразным.

В жидких диэлектрика пробивное напряжение и механизм пробоя зависят от чистоты диэлектрика. Существуют три степени чистоты диэлектрика:

  1. Особо тщательно очищенные, в которых не содержится воды, газа и механических примесей.
  2. Технически чистые, которых почти не содержится механических загрязнений и эмульсионной воды.
  3. Диэлектрики, в состав которых входят механические примеси и эмульсионная вода.
Определение 3

Эмульсия – это дисперсная система, которая состоит из микроскопических капель жидкости, распределенных в другой дисперсной среде - жидкости.

Не нашел нужную статью?
Воспользуйся новым поиском!
Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу
Поиск по теме
Дата последнего обновления статьи: 25.05.2022
Трудности с учебой
Трудности с написанием работы?

Эксперты на Автор24 помогут сделать любую учебную работу!

Попробуй бесплатный инструмент для оформления работы по ГОСТу «ДокСтандарт»

Загрузи учебную работу и получи отформатированную версию всего через 30 секунд

Попробовать
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot