Пробой твердых диэлектриков

Пробой жидких диэлектриков

Тщательно очищенные жидкости (самые чистые): при высокой Е вырывание электронов с катода и их соударение с молекулами жидкости → электрический пробой (Е_пр до 10 МВ/м).

Капельки воды (полярной жидкости) в масле под влиянием эл. поля поляризуются, вытягиваются в эллипсы, притягиваются друг другу разноименными концами → цепочки «капель» с повышенной проводимостью, по которым происходит электрический пробой.

Технически чистые жидкости – тепловой пробой.

[Энергия, выделяющаяся в ионизирующихся пузырьках газа → перегрев жидкости или ↑Т → закипание капелек влаги (локальный перегрев)]→ газовый канал м/у электродами.

Сажа и обрывки волокон в жидкости → искажение эл. поля в жидкости → Е_пр ↓.

ВЧ: разогрев жидкости за счет релаксационных потерь → термическое разрушение жидкости.

Очистка масел (трансформаторного) от примесей → Е_пр ↑ в несколько раз (4МВ/м → 25МВ/м).

В основе механизма электрического пробоя твердых диэлектриков лежат электронные лавинообразные процессы. Пробой наступает вследствие образования в диэлектрике между электродами плазменного газоразрядного канала, в формировании которого участвуют эмиссионные токи из катода и свободные заряды, образующиеся в результате электронной ударной ионизации и фотоионизации. Завершается пробой механическим или тепловым разрушением, вызванным током короткого замыкания Iкз.

Ионизационный пробой можно наблюдать в полимерных диэлектриках, содержащих газовые поры, в которых развиваются процессы ионизации, так называемые частичные разряды. В результате электронно-ионной бомбардировки стенок пор и действии оксидов азота и озона полимер изменяет химический состав и механически разрушается.

Электромеханический пробой характерен для хрупких диэлектриков и пористых керамик. Он возникает в результате механического разрушения из-за развития микротрещин под действием разрядов в газовых включениях, которые образуют перегретые области диэлектрика.

Электротермический пробой - механическое разрушение полимера при высоком напряжении в результате того, что полимер находится в высокоэластичном состоянии. Причиной является уменьшение толщины диэлектрика из-за электростатического притяжения электродов под действием высокого напряжения.

Электрическая прочность очень тонких неоднородных образцов диэлектриков снижается с увеличением площади электродов, т.к. возрастает вероятность попадания под них слабых (дефектных) мест. Тонкая (несколько микрометров) однослойная изоляция из неоднородного материала (например, бумаги, картона, высыхающих лаков) имеет невысокую Е_Пр, если величина частиц неоднородности (например, пор) соизмерима с толщиной изоляции.

При использовании двух слоев изоляции Е_пр возрастает, так как уменьшается вероятность попадания слабых (дефектных) мест под электроды,. С увеличением числа слоев изоляции Е_пр вначале повышается до определенного числа слоев (слабые места перекрываются здоровыми), а затем снижается, из-за ↑ неоднородности диэлектрика больше воздуха между листами бумаги),

↑ неоднородности поля на краях электрода.