 |
 |
 |
 |
Пробой газов, в частности воздуха, определяется процессами ударной ионизации и фотоиояизации.
Ударная ионизация возникает в том случае, если энергия, сообщаемая электрическим шлем за]ряжевной частице, значительно превышает энергию, требующуюся для ионизации нейтральной молекулы газа, т. е.
где Е - напряженность поля; q - заряд частицы; Хер - средняя длина .пробега частицы; Wn - энергия ионизации.
Для фотононизации достаточно лишь возбундепие молекулы, сопровождаемое излучением, способствующим быстрому развитию в разрядном промежутке каналов повышенной проводимости.
Для воздуха процесс дробоя «ачинается при напряженности, поля порядка 3 кв!мм (в однородном поле).
Электрическая прочность газа зависит от в.ремени приложения напряжения, однородности поля, давления .н частоты.
В однородном поле пробой наступает мгновенно и наблюдается в виде искры между электродами, переходящей при достаточной мощности в дугу.
В неоднородном поле (между остриями, острием и плоскостью, проводами, электродами антенн и др.) пробой проявляется в виде частичного разряда - короны, переходящей в искровой разряд и дугу при дальнейшем повышении напряжения. С повышением неоднородности поля 5пр уменьшается. С уменьшением расстояния между электродами £пр возрастает, так как затрудняется формирование разряда. При высоком давлении Епц также возрастает, что объясняется уменьшением длины свободного пробега электронов. Рост Епр наблюдается и при очень НИЗК0.М давлении, так как уменьшение плотности газа снижает вероятность столкновения ионизирующих электронов с молекулами газа.
Частотная зависимость электрической прочиости газов вызвана искажением поля из-за разной подвнжиости ионов и электронов в газе в области низких частот и малым временем для развития ударной ионизации в области радиочастот.
Пробой жидких диэлектриков может носить тепловой, ионизационный и электрический характер. Тепловой пробой происходит в жидких диэлектриках, содержащих примеси, которые при наложении высокого напряжения вызывают частичный перепрев жидкости и образо.вание тазовых мостиков.
И о и и 3 а ц п о н н ы й п р о б о й происходит в результате иониза-ЦУ1И чистых жидкостей. Механизм нояизацнонного пробоя аналогичен пробою газов, iiio Епр при этом выше Е„р газов, так как в этом случае свободный пробег электронов затруднен.
Электрический пробой связан с вырыванием электронов из электродов или с разрушением самих молекул жидкости.
Пробой твердых диэлектриков имеет более сложный характер, который определяется их составом, структурой и .условиями эксплуатации. Электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков происходит, как и в газах, за счет образования в твердом теле электронной лавины и развивается мгновенно .в течение 10-7-10-S сек.
Пробой неоднородных диэлектриков, содержащих газовые включения, также носит электрическую природу, но пх прочность ниже по сравнению с однородными материалами. Величина электриче-12
ской прочности зависит от толщины диэлектрика. Этот вид пробоя особеино ярко наблюдается при эксплуатации керамических изоляторов иа высокой частоте.
При воздействии на твдые диэлектрики высокой влажности и постоянного напряжения или напряжения низкой частоты в них возникают электрохимические процессы, приводящие к повышению электропроводности и оинжению электрической прочности.
Электрохимический пробой воз/никает также и на высоких частотах при эксплуатации керамической изоляции, содержащей окислы металлов. При нагреве полем высокой частоты происходит восстановление этих окислов, что вызывает повышение проводимости керамши и оняжение ее цробивной напряженности.
Тепловой проб ой твердых диэлектриков возникает в результате нарушения равновесия между количеством тепла, выделяющегося за счет диэлектрических потерь, и тем количеством тепла, которое может рассеиваться в данных условиях. Величина пробивного напряжения при тепловом пробое зависит от частоты приложенного напряжения, диэлектрической проиицаемости, тангенса угла диэлектрических потерь, температуры окружающей среды и нагревостойко-сти материала. Пробой сопровождается разогревом диэлектрика до температуры, соответствующей расплавлению, растрескиванию, обугливанию и полной потере диэлектрических свойств.
Диэлектрические свойства электроизоляционных материалов должны сохраняться при воздейств.ии «а них ряда внешних факторов, из которых решающее значение имеет температура. Для сравнительной оценки кячрствя работы дичлектпиков при различных температурах вводят понятия нагревостойкости и морозостойкости.
Нагревостойкостью яазывают способность материала и изделий из него выдерживать кратковременное и длительное воздействие повышенной температуры без заметного ухудшения своих свойств.
Морозостойкостью называют способность материала и изделий из него противостоять пониженным темпе!ратурам без заметного ухудшения своих свойств.
ГЛАВА ВТОРАЯ СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Большое раопространенне в последнее в,ремя в качестве электрической изоляции получили материалы природного, искусственного и синтетического щроисхождення. К ним относятся смолы, пластмассы, каучук, волокнистые материалы и др. Среди них различают низкомо-лекуляриые и высокомолекуля,рные вещества, т. е. химические соединения, содержащие большие молекулы с большим количеством атомов. Многие из этих веществ являются полимерами, т. е. получаются в процессе полимеризации (соединения) более простых веществ, называемых мономерами.
Полимеры могут иметь линейное строение молекулы и цростран-ствениое или, как говорят, трехмерное строение. В последнем случае молекула имеет сильно разветвленный вид. Полимеры линейного строения преимущественно обладают хорошей гибкостью и эластичностью. Они, как Цравило, хорошо растворяются в растворителях, легко размягчаются и расплавляются при повышенной температуре.
Способность некоторых термопластичных полимеров образовы-
вать из расплава нити легла в основу технологии получения искусственных волокон (капрон, вискоза и др.) и пленок (полиэтилен, лавсан и др.).
Неполяриые пластмассы с малыми диэлектрическими потерями
Полиэтилен - это термопластичный продукт с температурой
размягчения 90-100° С и плавления 110-125° С, негнгроскопичен, легко подвергается механической обработке, стоек к действию концентрированных азотной, соляной и серной кислот, щелочей и многих растворителей, исключая бензин. На практике часто для получения чистой поверхности полиэтилен протирают бензином. При этом происходит растворение тонкого поверхностного слоя, чем достигается повышенная чистота поверхности и улучшение ее диэлектрических свойств,
У полиэтилена диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь практически не изменяются в диапазоне низких и радиочастот. При этом полиэтилен сохраняет низкую величину диэлектрических потерь (tg б»0,0002). Широко применяется полиэтилен в высокочастотной радиотехнике, радиолокации и технике связи (высокочастотные кабели).
Основные характеристики полиэтилена приведены в табл. 1.
Полистирол - это термопластичный материал, близкий по своим диэлектрическим свойствам к полиэтилену (см. табл. 1). Он
Таблица 1
Основные характеригтики термопла-тичных неголяриых пластмасс
Характеристики | Полиэтилен | Полистирол | Пролитетра-фторэтилен (фторопласт-4) |
Плотность, г1см}....... | 0,95 | 1,05 | |
Теплостойкость, °С..... | Около 300 | ||
Морозостойкость, "С . . . | -195 | ||
Коэффициент теплопроводности. | |||
10-* кал/сек-см-град . . | |||
Удельное поверхностное элек- | |||
трическое сопротивление, | |||
ом .......... | 10" | 10" | 10" |
Удельное объемное электриче- | 10" | ||
ское сопротивление, он-см | 10" | 10" | |
Относительная диэлектрическая | |||
проиицаемосты | |||
на частоте 50 гч - . . | |||
на частоте 1 Мгц . . | |||
Тангенс угла диэлектрических | |||
потерь. | |||
на частоте 50 гц | 0,0002 | 0,0003 | 0,0002 |
на частоте 1 Мгц . . | 0,0002 | 0,0003 | 0,0002 |
Электрическая прочность. | |||
кв/мм.......... | 40-150* | 20-200* | 25-250* |
* Верхний яредел указан для тонких пленочных материалов.
0 1 2 [ 3 ] 4 5 6 7 8 9