Краткие теоретические сведения. Пробой - потеря электрической прочности под действием напряжённости электрического поля - может иметь место как в образцах различных диэлектри­ков и систем

 

Пробой - потеря электрической прочности под действием напряжённости электрического поля - может иметь место как в образцах различных диэлектри­ков и систем изоляции, так и в электроизоляционных системах любого электро­технического устройства - от мощных генераторов и высоковольтных трансфор­маторов до любого бытового прибора. Сочетание в системах изоляции материа­лов, разных по электрической прочности, может приводить к серьёзным ослож­нениям в эксплуатации самых разнообразных электротехнических устройств, особенно высокого напряжения, где изоляция работает в сильных электрических полях и может возникнуть её пробой.

Причины пробоя бывают различными, поэтому не существует единой уни­версальной теории пробоя. В любой изоляции пробой приводит к образованию в ней канала повышенной проводимости, достаточно высокой, чтобы произошло короткое замыкание в данном электротехническом устройстве, создающее ава­рийную ситуацию, по существу выводящую это устройство из строя. Однако в этом отношении пробой может проявлять себя в разных системах изоляции по- разному. В твёрдой изоляции, как правило, канал пробоя сохраняет высокую про­водимость после выключения, приведшего к пробою напряжения, явление проте­кает необратимо. В жидких и газообразных диэлектриках вследствие высокой подвижности их частиц электрическое сопротивление канала пробоя восстанав­ливается вызвавшего его напряжения практически мгновенно.

Пробивное напряжение обозначается U_пp и измеряется чаще всего в кило­вольтах. Электрическая прочность определяется пробивным напряжением отне­сенным к толщине диэлектрика в месте пробоя:

 

, (5.1)

 

гдe h – толщина диэлектрика.

Удобные для практических целей численные значения электрической проч­ности диэлектриков получаются, если пробивное напряжение выражать в кило­вольтах, а толщину диэлектрика – в миллиметрах. Тогда электрическая проч­ность будет в киловольтах на миллиметр. Для сохранения численных значений и перехода к единицам системы СИ используют единицу МВ/м:

 

1 MB/м = 1кВ/мм = 10⁶ В/м.

 

Пробой газа обусловливается явлением ударной и фотонной ионизации. Пробой жидких диэлектриков происходит в результате ионизационных и тепло­вых процессов. Одним из главнейших факторов, способствующих пробою жид­костей, является наличие в них посторонних примесей. Пробой твердых тел мо­жет вызываться как электрическим, так и тепловым процессами, возникающими под действием поля.

Тепловой пробой является следствием уменьшения активного сопротивле­ния диэлектрика иод влиянием нагрева в электрическом поле, что приводит к росту активного тока и дальнейшему увеличению нагрева диэлектрика вплоть до его термического разрушения.

При длительном действии напряжения пробой может быть вызван электро­химическими процессами, происходящими в диэлектрике под воздействием элек­трического поля.

Из изложенного следует, что пробой газов – явление чисто электрическое. Поэтому все численные результаты экспериментов по пробою газов относятся к максимальным (амплитудным) значениям.

При повышении напряжения между элек­тродами внезапно возникает искра, которая затем переходит в дугу, если источ­ник напряжения имеет достаточную мощность.

Зависимость электрической прочности воздуха (амплитудные значения) от расстояния между электродами показана на рис. 5.1

 

Рис. 5.1. Зависимость электрической прочности воздуха от расстояния между электродами в случае однородного поля при частоте f = 50Гц

 

5.4. Используемое оборудование

 

Минимодуль «Пробой газообразного диэлектрика» с раз­личными воздушными промежутками; Прибор «МЕГАОММЕТР
Е6-24»; Защи­щенные соединительные проводники.