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 Uпp 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
|