Пробой диэлектриков. Диэлектрик, находясь в электрическом поле, может потерять свойства электроизоляционного материала, если напряженность поля превысит некоторое критическое

Диэлектрик, находясь в электрическом поле, может потерять свойства электроизоляционного материала, если напряженность поля превысит некоторое критическое значение. Эту внезапную потерю электроизоляционной способности материала под действием внешнего электрического поля называют пробоем. Значение напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называется пробивным напряжением (U_пр), кВ.

Пробивное напряжение зависит от толщины диэлектрика и, следовательно, не может являться характеристикой электроизоляционных свойств материала, из которого изготовлена изоляционная конструкция. Характеристикой способности материала сохранять электроизоляционные свойства при воздействии повышенного напряжения является электрическая прочность. Электрическая прочность определяется пробивным напряжением, отнесенным к толщине диэлектрика в месте пробоя:

, кВ/мм (30)

где h – толщина диэлектрика.

В случае однородного электрического поля электрическая прочность имеет четкий физический смысл. Она соответствует напряженности электрического поля, вызвавшего пробой электроизоляционного материала.

В случае неоднородного электрического поля, определенная по формуле (30) электрическая прочность, является условным параметром, который служит для взаимного сравнения различных материалов, если они были испытаны в идентичных условиях.

В месте пробоя возникает искра или дуга, которые могут вызвать оплавление, обгорание, растрескивание или разложение (для полимеров) диэлектрика.

После снятия напряжения просматривается след в твердом диэлектрике в виде пробитого, проплавленного или прожженного отверстия. Для электрических аппаратов пробой изоляции, как правило, явление аварийного характера, выводящее их из строя и требующее ремонта или замены.

Пробой в газообразных и жидких диэлектриках отличается от пробоя в твердых диэлектриках тем, что в силу подвижности частиц после снятия напряжения пробитый промежуток диэлектрика полностью восстанавливает свои диэлектрические свойства.

Электрическая прочность высококачественных твердых диэлектриков, как правило, выше, чем электрическая прочность жидких и газообразных диэлектриков. Поэтому, если расстояние между ближайшими точками электродов по поверхности твердой изоляции ненамного превосходит расстояние по объему изоляции, то при повышении напряжения в первую очередь пробивается не изоляция, а происходит поверхностный пробой – перекрытие изоляции, т.е. разряд в прилегающем к твердой изоляции слое газообразного диэлектрика, например воздуха (перекрытие изоляторов).

По физической природе различают несколько, видов пробоя диэлектриков, основными из которых являются следующие:

- электрический;

- электротепловой;

- электрохимический;

- ионизационный.

Вернуться к содержанию