Главная страница
Поиск по модели:
  
Карта сайта
Решетка на батарею своими руками
Генеральный план детского сада
Удвоенная почка последствия
Стих ты прекрасна словно роза
Инструкция тренажер гоша
Красивые пожелания сестре на день рождения
Заявление о рождении
Ты мой мир стихи любимому
 

Два вида диэлектриков

Механизмы пробоя твердых диэлектриков с неоднородной структурой Журнал "Молодой ученый" - тема научной статьи по физике, читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке Библиографическое описание: Кислякова Твердые диэлектрики в качестве составной части электроизоляционной системы высоковольтного оборудования играют важную роль в энергосетях всего мира. Однако, находясь под постоянным напряжением и воздействием внешних факторов, электрическая изоляция подвергается старению и утрачивает свои электроизоляционные свойства — наступает пробой. При пробое твердой составляющей изоляции оборудование выходит из строя — требуется его ремонт или полная замена. Богородицкий выделяют три основных вида пробоя твердых диэлектриков рис. Основные виды пробоя твердых диэлектриков На механизмы пробоя диэлектриков существенное влияние оказывает неоднородность их структуры, обусловленная природой исходного сырья, наличием посторонних включений и загрязнений, несовершенством процессов технологической обработки и пр. Можно утверждать, что диэлектрики, имеющие неоднородности в своей структуре поры, микротрещины, инородные включениявстречаются в электротехнике гораздо чаще, нежели материалы с однородной структурой. Широта промышленного использования диэлектриков позволяет определить задачу исследования — проанализировать механизмы пробоя твердых диэлектриков и влияние неоднородности структуры диэлектрика на его прочность. Электрический пробой твердых диэлектриков. Электрический пробой твердых диэлектриков происходит, как правило, в результате перенапряжений и может протекать в диэлектриках с однородной структурой, когда практически исключено влияние тепловых процессов, электрическое старение и частичные электрические разряды в порах изоляции и на ее поверхности. Начало исследований электрического пробоя твердых диэлектриков можно отнести к концу XVIII. За свою достаточно долгую историю физика диэлектриков обогатилась большим количеством разнообразных теорий электрического пробоя, в большей или меньшей степени согласующихся с экспериментальными данными рис. В основе механизма электрического пробоя, в соответствии с теориями этой группы, лежат процессы, приводящие к лавинообразному возрастанию числа свободных электронов проводимости. Согласно теории Хиппеля-Каллена теории ударной ионизации медленными электронами требуемую для ионизации энергию электроны накапливают после нескольких столкновений. Для этого энергия, теряемая электроном в результате взаимодействия с кристаллической решеткойдолжна быть меньше, чем энергия, приобретаемая им в электрическом поле. Условия пробоя в теории Хиппеля-Каллена имеют вид:. Фрелих доказал, что с увеличением напряженности внешнего электрического поля, уменьшается энергия электроновпри которой наблюдается равновесие. При этом ускоряются электроны, значение энергии которых лежит в пределах. Эти электроны, в дополнение к быстрым, и создают ударную ионизацию. Условия пробоя твердого диэлектрика в теории Фрелиха имеют вид:. Однако авторы отмечают, что на механизм пробоя существенное влияние оказывают дефекты и неоднородности кристаллической структуры. Электронные токи, сопровождаемые ударной ионизацией, протекают в локальных участках слоя диэлектрика, где под действием электрического поля произошла генерация линейных и точечных дефектов. Пробивное напряжение неоднородного диэлектрика существенно зависит от его толщины и площади электродов. Чем больше толщина диэлектрика и площадь электродов, тем больше пор и микротрещин, заполненных газом, попадают в пределы электрического поля, что приводит к существенному снижению электрической прочности материала. Тепловой пробой твердых диэлектриков. Тепловой пробой возникает вследствие нарушения теплового равновесия между процессами тепловыделения и теплоотдачи в диэлектрике. В результате диэлектрических потерь материал диэлектрика нагревается и происходит процесс тепловыделения, который выражается уравнением диэлектрических потерь:3 где — приложенное к диэлектрику напряжение, — частота изменения напряжения, — электрическая емкость диэлектрика, — тангенс угла диэлектрических потерь. Образующееся тепло выделяется в окружающую среду, благодаря процессам теплопроводности токопроводящих частей установки и конвекции воздуха — происходит теплоотдача. Процесс теплопередачи выражается с помощью формулы Ньютона: Похожая статья:4 где — коэффициент теплоотдачи, — площадь поверхности диэлектрика, — температура поверхности диэлектрика, — температура окружающей среды. Условие теплового равновесия имеет вид:. Основные теории теплового пробоя твердого диэлектрика представлены на рис. Основные теории теплового пробоя Еще в первой теории теплового пробоя, предложенной Вальтером, отмечалось, что вероятность пробоя существенно повышается в диэлектрике с неоднородной структурой. Электрохимический пробой твердых диэлектриков. Электрохимический пробой возникает в результате электрического старения диэлектрика под воздействием окружающей среды и электрического поля. Воздействие внешних факторов приводит к протеканию в диэлектрике необратимых химических процессов, в результате физико-химические характеристики материала ухудшаются и его электрическая прочность снижается. Различают естественное и электрическое старение твердых диэлектриков. Естественное старение происходит не только при использовании диэлектрического материала, но и при его хранении и обусловлено воздействием воздуха, солнечных лучей и других факторов окружающей среды. Скорость электрического старения и механизмы химических процессов зависят от внешних условий и материала диэлектрика. Основные механизмы электрохимических процессов В твердых диэлектриках, в том числе в бумажно-масляной изоляции, имеются различные дефекты — трещины, поры и другие инородные включения. В результате объем пор увеличивается преимущественно вдоль силовых линий поля с образованием дендритов, эффективная толщина изоляции уменьшается и пробой наступает при более низкой напряженности электрического поля. Неоднородности в структуре твердого диэлектрика оказывают существенное влияние на механизмы пробоя, значительно искажая внешнее электрическое поле. Локальное увеличение напряженности электрического поля во включениях, а также электрическое старение и эрозия уменьшают эффективную толщину и электрическую прочность диэлектрика. Поэтому, рассчитывая предельные значения прикладываемого напряжения, необходимо учитывать возможность наличия дефектов их влияние на электрические свойства материала. На сегодняшний день в физике диэлектриков наиболее изученным является механизм теплового пробоя, для которого академиком Фоком разработана строгая теория, согласующаяся с экспериментом. Механизмы электрического пробоя не имеют столь однозначной теории и рассматриваются с точки зрения двух различных подходов. Первый подход в качестве основного механизма электрического пробоя выделяет ударную ионизацию электронами и представлен работами Второй подход рассматривает электрический пробой как результат перегревной тепловой неустойчивости и процессов электронной детонации под действием сильного электрического поля и разрабатывается научной школой Теория электрохимического пробоя основывается на механизмах электрического старения диэлектрических материалов, которые достаточно хорошо изучены. Похожие статьи © 2008—2016, Издательство «Молодой учёный» Электронная почта: Телефон: +7 499 653-70-87, 8-800-555-1487.

Карта сайта

192021222324252627

 
002838
В освоении новой техники Вы поступаете так:
изучаете инструкцию
просите кого-нибудь помочь
полагаетесь на интуицию
© 2005 — 2016 «stan-met.ru» Документы на все случаи!