Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Электроматериаловедение

Диэлектрики - Электроматериаловедение

Оглавление
Электроматериаловедение
Строение металлических проводниковых материков
Свойства металлов
Факторы, влияющие на свойства проводников
Проводниковая медь и сплавы
Проводниковый алюминий
Проводниковые железо
Свинец
Благородные металлы
Тугоплавкие металлы в электротехнике
Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением
Обмоточные провода
Монтажные провода
Установочные провода
Кабели
Магнитные материалы
Магнитно-мягкие материалы
Магнитно-твердые материалы
Диэлектрики
Способы измерения электрических характеристик диэлектриков
Характеристики электроизоляционных материалов
Газообразные диэлектрики
Жидкие диэлектрики
Очистка, сушка и регенерация электроизоляционных масел
Синтетические жидкие диэлектрики
Твердые органические диэлектрики
Поликонденсационные органические диэлектрики
Природные электроизоляционные смолы
Нагревостойкие высокополимерные диэлектрики
Пленочные электроизоляционные материалы
Электроизоляционные лаки
Электроизоляционные эмали
Воскообразные диэлектрики
Термопластичные компаунды
Термореактивные компаунды
Электроизоляционные бумаги, картоны, фибра, волокнистые материалы
Текстильные электроизоляционные материалы
Электроизоляционные лакоткани
Электроизоляционные пластмассы
Свойства и области применения пластмасс
Слоистые электроизоляционные пластмассы
Древеснослоистые пластмассы и намотанные изделия
Электроизоляционные резины
Электроизоляционная слюда
Миканиты
Микафолий и микалента
Слюдинитовые и слюдопластовые электроизоляционные материалы
Керамика
Фарфоровые изоляторы
Стекло и стеклянные изоляторы
Характеристики изоляторов
Конденсаторные керамические материалы
Сегнетокерамика
Минеральные диэлектрики
Полупроводниковые материалы
Полупроводниковые материалы и изделия
Основные полупроводниковые изделия
Электроугольные изделия
Припои и клеи

РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ (ДИЭЛЕКТРИКИ)
ГЛАВА VIII.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
§ 35. Электропроводность диэлектриков

Рис. 47. Пути токов объемной и поверхностной электропроводности в диэлектрике:
1 — диэлектрик, 2 — металлические электроды
Известно, что каждый из материалов, будь то проводник, полупроводник или диэлектрик, проводит электрический ток, т. е. в нем наблюдается явление электропроводности. Следует заметить, что в диэлектриках протекают очень малые токи, если, даже приложить к ним высокое напряжение (от 500 В и выше).
У диэлектриков различают два вида электропроводности: объемную, которая определяется током объемной утечки (рис. 47), и поверхностную, обусловленную током поверхностной утечки Is. Поэтому в диэлектриках различают и два вида удельных сопротивлений — удельное объемное сопротивление р„ и удельное поверхностное сопротивление ps. Удельное объемное сопротивление р„ количественно определяет способность диэлектрика пропускать электрический ток через его объем, а удельное поверхностное сопротивление ps определяет способность пропускать электрический ток /, по поверхности диэлектрика. Удельное объемное сопротивление измеряют в омсантиметрах (ом-см). Удельное поверхностное сопротивление измеряют в омах. Удельное объемное сопротивление может быть положено в основу распределения всех электротехнических материалов на три основные группы: проводники, полупроводники и диэлектрики.
У проводниковых материалов величина удельного объемного электрического сопротивления: 10—0-ч-10—4 ом-см, у полупроводников: 10-4-М010 ом-см, а у диэлектриков эта характеристика изменяется от 1010 до 1018 ом-см и выше.
При рассмотрении процессов электропроводности диэлектриков пользуются также величиной, обратной удельному сопротивлению, которая называется удельной проводимостью. Удельная проводимость обозначается греческой буквой у (гамма). Удельная объемная проводимость вычисляется по формуле

Удельная поверхностная проводимость

Электрический ток — направленное движение электрически заряженных частиц: ионов и электронов. Электроны всегда имеют отрицательный заряд. Ионы же — это атомы, которые потеряли или приобрели некоторое количество электронов. Если атомы потеряли часть электронов, то они становятся положительно заряженными с зарядом, равным сумме утерянных электронов. Если же они приобрели электроны у других атомов, то заряд их отрицателен и равен сумме приобретенных электронов. Эти положительные и отрицательные ионы могут оказаться свободными, т. е. получить способность перемещаться под действием сил электрического поля. Свободные электроны и ионы являются носителями электрического тока в диэлектриках.
Чем больше свободных заряженных частиц в материале, тем большей проводимостью обладает данный материал, и наоборот. Так как проводимость у проводников большая у = 10в-ь 104 ож_1-сж-1, а у диэлектриков весьма малая у= 10-10-и 10-18 ож_1-сж-1, то, очевидно, в проводниках значительно больше свободных заряженных частиц, чем в диэлектриках. Например, стекло, фарфор и другие твердые диэлектрики обладают ионной электропроводностью. В этих диэлектриках частицами, создающими электрический ток, являются положительно и отрицательно заряженные ионы.
Под действием внешнего электрического напряжения положительные ионы будут двигаться к катоду, а отрицательные — к аноду. Дойдя до электрода, ионы нейтрализуются и создают слой отложившегося вещества.
По видам электропроводности диэлектрики делят на две группы: одни обладают преимущественно электронной электропроводностью, а другие — преимущественно ионной электропроводностью.

§ 36. Поляризация диэлектриков

Поляризацией диэлектриков называется процесс упорядочения связанных электрических зарядов внутри диэлектрика под действием приложенного напряжения.
Процесс поляризации можно понять, представив диэлектрик в виде пластины 1, помещенной между двумя металлическими электродами 2, образующими электрический конденсатор (рис. 48).
Если конденсатор подключить к источнику постоянного напряжения, то на его электродах появятся электрические заряды с противоположными знаками (рис. 49). Эти заряды создадут в диэлектрике электрическое поле. Под действием сил этого поля электроны атомов сместятся относительно своих ядер в сторону положительного электрода-анода. Смещенные электроны образуют с положительными зарядами ядер атомов пары связанных друг с другом электрических зарядов. Такие парные заряды (рис. 50), расположенные на расстоянии  друг от друга, называются упругими электрическими диполями. Величины этих диполей определяются произведением зарядов смещенных электронов на величину расстояния их от ядра. Произведение это называется электрическим моментом диполя

Рис. 48. Диэлектрик между электродами конденсатора

где q — суммарный электрический заряд смещенных электронов атома.
Образованные электрическим полем в диэлектрике диполи располагаются в виде цепочек, как это показано на рис. 49.
Итак, под действием электрического поля, созданного в диэлектрике приложенным к нему напряжением, атомы становятся электрическими диполями в результате смещения в них электронов.


Рис. 51. Схема твердого электрического диполя

Рис. 49. Электронная поляризация диэлектрика

Рис. 50. Схема возникновения упругого диполя:
1— электронная оболочка, 2 — электронная оболочка, смещенная силами электрического поля

Образование таких диполей происходит мгновенно при приложении электрического напряжения и эти диполи исчезают, если конденсатор отключить от источника напряжения. Поэтому они получили название упругих диполей, а сам процесс их образования — электронной поляризации. Помимо электронной, существуют и другие виды поляризации.
Есть диэлектрики, молекулы которых состоят из положительных и отрицательных ионов.

Положительные и отрицательные ионы образовались в этих молекулах еще до приложения напряжения к диэлектрику. В таких молекулах имеется электрический диполь из ионов. Такой диполь в отличие от упругого называется твердым диполем. На рис. 51 изображен такой твердый диполь в виде пары связанных электрических зарядов — q и +q двух ионов. Электрический момент этого твердого диполя называется начальным электрическим моментом, который обозначается буквой m. Величина его равна произведению заряда иона q на расстояние I между ионами
Направление электрического момента диполя обозначается стрелкой (вектором), направленной от отрицательного иона к положительному, как и в упругом диполе. Молекулы, в составе которых имеются такие твердые диполи, называются полярными или дипольными, а молекулы, не имеющие твердых диполей, нейтральными. Диэлектрики, состоящие из полярных молекул, называются полярными, или дипольными, диэлектриками, а диэлектрики, состоящие из нейтральных молекул, — нейтральными.
Если подвергнуть воздействию электрического поля диэлектрик, имеющий полярные молекулы, то последние повернутся под углом к направлению электрического поля. На рис. 52 большой стрелкой указано направление электрического поля, малыми же стрелками обозначены моменты полярных молекул, которые ориентированы (повернуты) под одним и тем же углом к направлению электрического поля Е. Кроме дипольной поляризации, в полярных диэлектриках наблюдается электронная поляризация.

Рис. 53. Объемнозарядная поляризация диэлектриков

Рис. 54. Домены в сегнетоэлектрике и направления диполей в них

Рис. 55. Схема самопроизвольной поляризации в сегнетоэлектрике:
М- электрический момент домена, Е—напряжен и о с т ь внешнего электри ч е с к о г о поля

Рис. 52. Дипольная поляризация диэлектрика

Во многих диэлектриках могут оказаться в качестве примесей ионы, которые слабо связаны с собственными молекулами диэлектрика. Под действием внешнего электрического поля эти ионы пойдут через весь объем диэлектрика и остановятся вблизи его поверхности у электродов, образуя так называемый объемный заряд (рис. 53). Таким образом, на поверхностях диэлектрика, обращенных к электродам, с течением времени накопятся электрические заряды: у положительного электрода — отрицательные, а у отрицательного электрода—положительные. Этот процесс накопления объемных зарядов — ионов в слое диэлектрика у поверхности электродов называется объемно-зарядной поляризацией (рис. 53).
В некоторых диэлектриках, например керамическом материале— титанате бария (BaTiO3), имеются электрические диполи, обусловленные структурой диэлектрика. Эти диполи в отдельных областях диэлектрика могут быть направлены перпендикулярно друг к другу (рис. 54, а) или противоположна (рис. 54, б) диполям соседней области. Такие области называются доменами.
Домены с одинаково направленными в них диполями существуют без какого-либо внешнего электрического воздействия. Действие же сил электрического поля Е в направлении диполей какого- либо домена обусловливает преимущество этого домена. Он начинает расти вследствие ориентации диполей в соседних доменах в направлении сил электрического поля. В конце концов весь диэлектрик становится поляризованным в этом направлении. Такая поляризация диэлектрика называется спонтанной (самопроизвольной). Она происходит при очень малом напряжении, так как диполи в доменах слабо связаны.
На рис. 55 даны картины последовательного нарастания самопроизвольной поляризации, т. е. ориентации доменов в диэлектрике под действием напряженности внешнего электрического поля. Диэлектрики со слабо связанными диполями получили название сегнетоэлектрики. У этих материалов очень интенсивно развивается процесс спонтанной поляризации.
Итак, под действием сил электрического поля в диэлектрике происходят процессы поляризации. Чем интенсивней поляризуется диэлектрик, тем больше электрическая емкость конденсатора, в котором применен данный диэлектрик.
Емкость плоского конденсатора определяется по формуле
(13)
где S — площадь одного из электродов конденсатора, см2;
h — толщина диэлектрика, см;
еа — абсолютная диэлектрическая проницаемость материала, которая в системе СИ измеряется в фарадах на метр (ф/м).
В формуле (13) применена кратная единица: фарада на сантиметр (ф/см).
Абсолютная диэлектрическая проницаемость еа представляет собой произведение двух величин
(14)
где ео — электрическая постоянная (диэлектрическая проницаемость вакуума), измеряемая в ф/м или в кратных единицах ф/см,
е0 — 8,85416- К)-12 ф/м = 8,85416• 10“14 ф/см-е — относительная диэлектрическая проницаемость, величина безразмерная.
Относительная диэлектрическая проницаемость е для разных диэлектриков различна. В дальнейшем мы ее будем именовать диэлектрическая проницаемость материала.
Диэлектрическая проницаемость е вакуума принимается равной единице, у большинства же газов и паров она близка к единице *. Поэтому величину относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика е можно выразить как отношение емкостей конденсаторов, у которых геометрические размеры (h и S) одинаковы, но в конденсаторе емкостью С0 диэлектриком служит вакуум
(15)
* Диэлектрическая проницаемость газов находится в пределах е= 1,00026+1,00058.

Величина диэлектрической проницаемости е количественно определяет свойство диэлектриков поляризоваться и образовывать электрическую емкость, поэтому она является тоже основной характеристикой электроизоляционных материалов.
Самые большие величины диэлектрической проницаемости имеют специальные керамические диэлектрики, у которых значение е может достигать нескольких десятков и даже сотен единиц. Из этих керамических диэлектриков изготовляют малогабаритные конденсаторы.
Диэлектрическая проницаемость у диэлектриков изменяется в зависимости от частоты приложенного переменного напряжения. Эта зависимость замечается в тех диэлектриках, где, кроме электронной поляризации, наблюдаются и другие виды поляризации (дипольная, спонтанная).
Электронная поляризация совершается мгновенно, другие же виды поляризации (дипольная, объемно-зарядная) требуют для своего осуществления некоторого времени. Поскольку электронная поляризация диэлектриков происходит мгновенно (10-15 сек), то диэлектрическая проницаемость нейтральных диэлектриков не зависит от частоты переменного поля (рис. 56).
Дипольная, самопроизвольная и объемно-зарядная поляризации могут происходить в переменных полях до определенной частоты. При очень высоких частотах эти виды поляризации не возникают, так как время одного полупериода очень мало и полярные молекулы (диполи) не могут осуществить свой поворот. Кривая изменения величины е полярного диэлектрика в зависимости от частоты f переменного поля показана на рис. 56. Из рисунка видно, что у полярного диэлектрика диэлектр"ческая проницаемость е уменьшается с ростом частоты переменного пиля в связи с тем, что все большее количество полярных молекул (твердые диполи) не успевают совершить свой поворот под действием сил внешнего электрического поля. При очень высоких частотах (начиная с f\) диэлектрическая проницаемость е полярных диэлектриков определяется только процессом электронной поляризации, так как дипольная поляризация уже не может осуществиться.

Рис. 56. Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты на* пряжения:
1 — нейтральный диэлектрик, 2 — полярный диэлектрик

Рис. 57. Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры диэлектрика:
1 — нейтральный диэлектрик, 2 — полярный диэлектрик
Величина диэлектрической проницаемости зависит также от температуры диэлектрика. На электронную поляризацию температура оказывает малое влияние (рис. 57).
Некоторое уменьшение диэлектрической проницаемости с нагревом нейтрального диэлектрика объясняется уменьшением плотности вещества, т. е. уменьшением числа молекул в единице объема диэлектрика. Это несколько снижает процесс электронной поляризации, а следовательно, вызывает уменьшение величины е.
В случае дипольных диэлектриков величина диэлектрической проницаемости заметно изменяется с изменением температуры. Например, при низких температурах вязкость жидкого дипольного диэлектрика может быть относительно большой, и полярные молекулы не могут ориентироваться по направлению действия сил электрического поля. С увеличением же температуры вязкость диэлектрика снижается, и полярные молекулы могут осуществить поворот под действием сил электрического поля. При этом диэлектрическая проницаемость е возрастет.
При дальнейшем же повышении температуры тепловая энергия полярных молекул возрастает и поворот их под действием сил электрического поля затрудняется. В результате этого величина диэлектрической проницаемости падает. Этот процесс иллюстрирует кривая 2 на рис. 57. Здесь до температуры t в диэлектрике имеет место только электронная поляризация. Начиная с температуры t и выше, в диэлектрике развивается процесс дипольной поляризации. В связи с этим наблюдается увеличение диэлектрической проницаемости е.
При температуре выше t2 под действием тепловой энергии диполи частично теряют ориентацию, вследствие их усиливающегося беспорядочного теплового движения. Поэтому величина диэлектрической проницаемости полярного диэлектрика е снижается.

Рис. 58. Зависимость диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика от температуры
У диэлектриков с самопроизвольной поляризацией (сегнетоэлектрики) величина диэлектрической проницаемости с повышением температуры заметно увеличивается. Это объясняется тем, что кристаллическая структура данного диэлектрика при его нагревании переходит, из одной в другую. Температура диэлектрика, при которой совершается переход в другую кристаллическую структуру с одновременным резким возрастанием величины диэлектрической проницаемости, называется температурой Кюри. Такое изменение диэлектрической проницаемости показано на рис. 58. Величина диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика при приближении к температуре Кюри резко возрастает, а за температурой Кюри — резко падает.

§ 37. Потери энергии в диэлектриках

Когда в диэлектрике происходят процессы поляризации, через него протекает электрический ток, вызванный этими процессами, так как при поляризации перемещаются электрические заряды. Ток, сопутствующий электронной поляризации, протекает в очень малые промежутки времени и может считаться мгновенным. Он получил название тока смещения (/0м). Другие же виды поляризации (дипольная, объемно-зарядная) осуществляются в большие промежутки времени. Электрический ток, вызванный этими видами поляризации называется током абсорбции . Кроме этих двух токов, через каждый диэлектрик проходит еще ток проводимости (/Пр). Таким образом, в диэлектрике под действием приложенного напряжения протекает общий ток, состоящий из трех отдельных токов
(16)
Изменение этого тока в зависимости от времени его протекания (т) в диэлектрике (с момента приложения постоянного напряжения) показано на рис. 59.
В первый момент приложения постоянного напряжения величина тока значительно больше, чем спустя некоторое время, когда в диэлектрике остается лишь ток проводимости (/пр). Это объясняется тем, что ток смещения и ток абсорбции быстро прекращаются, так как они были вызваны быстро заканчивающимися поляризациями.
Так обстоит дело при постоянном напряжении, приложенном к диэлектрику.

Рис. 60. Векторная диаграмма тока в диэлектрике, находящемся под переменным напряжением
Если же диэлектрик включить под переменное напряжение, то все эти три тока будут протекать через диэлектрик в течение всего времени, пока он будет находиться под переменным напряжением. Все три тока в диэлектрике можно наглядно изобразить в виде векторной диаграммы, показанной на рис. 60. Здесь напряжение U отложено в виде горизонтально расположенного вектора, ток смещения /СЛ, (как опережающий напряжение па полпериода —90°) изображается вектором, перпендикулярным к вектору напряжения U. Ток абсорбции изображается вектором /абс, который тоже опережает вектор напряжения U, но меньше чем на полпериода (меньше 90°). Ток проводимости /пр совпадает по времени (по фазе) с напряжением U.

Рис. 59. Изменение тока в диэлектрике в зависимости от времени приложения постоянного напряжения
Пользуясь правилом геометрического сложения векторов, сложим три тока, перенося векторы /абс и /пр параллельно самим себе. В результате сложения получим общий ток в диэлектрике в виде вектора 10в (см. рис. 60). Угол между векторами общего тока /0б и напряжения U обозначают греческой буквой ср (фи) и называют углом сдвига фаз. Угол, дополняющий ср до 90°, т. е. угол между вектором тока /о6 и вектором тока смещения /см, обозначают греческой буквой б (дельта). Выясним значение угла б, для чего разложим вектор тока абсорбций на активную и реактивную составляющие тока абсорбции. Сумма активной составляющей тока абсорбции и тока проводимости представляет активную составляющую общего тока
(17)
Сумму токов смещения /см и реактивной составляющей тока абсорбции называют реактивной составляющей /р общего тока /общ, т. е.
(18)
Из электротехники известно, что активная мощность, расходуемая в конденсаторе, т. е. мощность, затрачиваемая на нагрев диэлектрика, равна произведению напряжения на сумму активных
ТОКОВ /а
(19)
Реактивная же мощность конденсатора равна произведению напряжения на сумму реактивных токов /в
(20)
Из векторной диаграммы токов (см. рис. 59) находим, что отношение
Из этого соотношения следует, что величина активного тока в диэлектрике:
(21)
Реактивный же ток вычисляется по формуле
(22)
где—угловая частота; f — частота переменного тока, Гц.
Подставляя величину реактивного тока Ip — UloC в формулу (21) для подсчета активного тока, получим новое выражение активного тока /а
(23)
Подставив выражение тока /а в формулу (19) для подсчета активной мощности, получаем окончательное выражение ее
(24)
где U — напряжение, а; С — емкость конденсатора, ф\—
угловая частота.
Из этой формулы следует, что при заданной величине напряжения U, его частоте f и емкости С потери энергии в изоляции будут зависеть от значения tg6.
Величина tgfi называется тангенсом угла диэлектрических потерь, так как она определяет величину активной мощности, теряемой в диэлектрике, работающем под переменным напряжением. Эта величина является электрической характеристикой каждого диэлектрика. Для современных электроизоляционных материалов tg 6 находится в пределах от 0,0001 до 0,05. Чем меньше значение tg б, тем лучше диэлектрик, так как в нем будут меньшие потери энергии. Последние же могут вызвать нагрев диэлектрика и преждевременное разрушение его.
Величина tg б, как и величина диэлектрической проницаемости е, зависит от температуры диэлектрика и частоты приложенного к диэлектрику переменного напряжения.
На рис. 61 показана зависимость tg6 от температуры для полярного и нейтрального диэлектриков; С увеличением температуры облегчается поворот полярных молекул (диполей) в результате
снижения вязкости диэлектрика, т. е. ослабления сил взаимодействия между полярными молекулами. На этот поворот все увеличивающегося числа полярных молекул расходуется энергия, и величина tg б возрастает. Достигнув наибольшей величины (точка а на кривой), tg6 начинает уменьшаться, потому что дальнейшее повышение температуры усиливает хаотическое тепловое движение полярных молекул и тем самым затрудняет их поворот в электрическом поле. Поэтому величина tg 6 падает до наименьшей величины

Рис. 61. Зависимость тангенса уг.м диэлектрических потерь от температуры:

Рис. 62. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от частоты переменного напряжения: 1 — нейтральный диэлектрик, 2 — полярный диэлектрик
1 — нейтральный диэлектрик,  — полярный диэлектрик
(точка b на кривой). Затем вновь происходит увеличение tg 6, но это уже вызвано увеличением тока проводимости (/Пр) в диэлектрике.
Потери энергии в диэлектрике в этой области температур происходят вследствие увеличения тока проводимости. В нейтральных же диэлектриках с ростом температуры tg 6 все время возрастает (см. рис. 61) в связи с увеличением тока проводимости в нагревающемся диэлектрике.
Зависимость tg б от частоты приложенного переменного напряжения для полярного и нейтрального диэлектриков представлена на рис. 62. В полярном диэлектрике с увеличением частоты нарастают потери энергии в результате того, что диполи чаще вынуждены ориентироваться, и на это будет затрачиваться все большая энергия. Но это происходит лишь до определенной частоты /макс, соответствующей наибольшей величине tg вмакс, после которой диполи уже не успевают следовать за изменением переменного напряжение и потери энергии в диэлектрике уменьшаются. Уменьшение tg б у нейтрального диэлектрика с ростом частоты объясняется уменьшением тока проводимости в диэлектрике, так как ионы не успевают за изменением направления электрического поля. Поэтому величина тока проводимости в диэлектрике с ростом частоты все время уменьшается, а вследствие этого уменьшается и мощность, затрачиваемая в диэлектрике. Это характеризуется уменьшением tgfi (кривая 1 на рис. 62).

§ 38. Пробой диэлектриков

Диэлектрики применяют в качестве электроизоляционных материалов в электрических установках, машинах и аппаратах, где они подвергаются действию высокого напряжения и могут быть разрушены силами электрического поля. Это явление называется пробоем диэлектрика. В результате пробоя диэлектрик становится неспособным удерживать приложенное к нему напряжение, так как в месте пробоя он разрушается и проводит ток.
Свойство диэлектрика выдерживать высокое напряжение количественно выражают напряженностью электрического поля. Величина напряженности электрического поля (EПр), при которой произошел пробой диэлектрика, называется его электрической прочностью. Электрическая прочность диэлектрика определяется отношением напряжения, при котором происходит пробой (пробивное напряжение UПр), к единице толщины (Л) диэлектрика в месте пробоя.
(25)

Рис. 63. Зависимость электрической прочности от температуры диэлектрика при тепловом пробое
Процесс пробоя может произойти в результате нагрева диэлектрика проходящим через него электрическим током, причем сопротивление диэлектрика непрерывно уменьшается. Это уменьшение

Рис. 64. Зависимость электрической прочности диэлектрика от времени воздействия электрического напряжения
сопротивления диэлектрика вызывает увеличение тока, что в свою о«ередь обусловливает повышение его температуры. Электрический ток может достигнуть такой величины, при которой диэлектрик термически разрушается (проплавляется). В этом случае пробой диэлектрика называют тепловым пробоем.
Можно представить пробой диэлектрика и как результат увеличения количества свободных электронов в какой-либо части его объема. Количество свободных электронов с повышением напряженности поля быстро нарастает, и процесс нарастания электронов может закончиться пробоем диэлектрика. Такая форма пробоя называется электрическим пробоем.
Как при тепловом, так и при электрическом пробое в диэлектри-
ке образуется сквозной канал в месте пробоя. Этот канал обладает повышенной проводимостью.

Рис. 65. Зависимость электрической прочности от температуры диэлектрика при электрическом и тепловом пробое
В случае теплового пробоя величина электрической прочности диэлектрика Еир уменьшается с нагревом диэлектрика (рис. 63). Это объясняется тем, что, подогревая диэлектрик, мы облегчаем его тепловое разрушение. Аналогичная кривая наблюдается в случае зависимости этой величины от времени воздействия (т) приложенного напряжения (рис. 64). График на рис. 64 показывает, что с уменьшением напряженности электрического поля требуется большее время для пробоя диэлектрика.
Эту кривую часто называют кривой жизни диэлектрика, так как по ней можно определить время жизни диэлектрика при заданной напряженности электрического поля.
Электрическая прочность Еар диэлектрика в случае электрического пробоя не зависит от температуры, но при более высоких температурах диэлектрика электрический пробой может переходить в тепловой (рис. 65). При этом Епр диэлектрика уменьшается с ростом его температуры.
Итак, основными электрическими характеристиками, которые позволяют оценить электрические свойства электроизоляционных материалов, являются следующие: удельное объемное сопротивление qv, удельная объемная проводимость уи, удельное поверхностное сопротивление qs, удельная поверхностная проводимость у диэлектрическая проницаемость е, тангенс угла диэлектрических потерь tg6, электрическая прочность материала Ещ,.



 
« Электромагнитные выключатели ВЭМ-6 и ВЭМ-10   Электромонтажные изделия »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.