Файл: Диэлектриками называют твердые, жидкие и газообразные вещества, основным электрическим свойством которых является способность к поляризации.pptx

• В газообразных диэлектриках есть некоторое количество свободных ионов и электронов, которые под действием электрического поля начинают перемещаться к аноду. Электрон при соударении с молекулой передает ей часть своей энергии, после этого возможны два варианта событий:
• 1)        молекула ионизируется, испуская электрон, и таким образом, двигаются два электрона, которые могут ионизировать две другие молекулы  и теперь уже движутся четыре свободных электрона, которые могут ионизировать следующие четыре молекулы – в результате наблюдается  ударная ионизация приводящая к возникновению  электронной лавины;
• 2)        молекула переходит в возбужденное состояние и отдает избыточную энергию в форме излучения – фотона, который может ионизировать другую молекулу, таким образом, происходит фотонная ионизация.

• Фотоны, двигаясь со скоростью света, опережают электронные лавины и  «столкнувшись» с нейтральными молекулами, ионизируют их, давая начало новым электронным («дочерним») лавинам.
• Основная и дочерние лавины, двигаясь к аноду, растут, догоняют друг друга, сливаются и образуют электроотрицательный стример — цепочку электронных лавин,. Также  образуется поток из положительных ионов (электроположительный стример), который двигается в обратном направлении. Подходя к катоду, положительные ионы, ударяясь о его поверхность, образуют светящееся катодное пятно, излучающее «вторичные» электроны. Положительный стример, заполняясь вторичными электронами и электронами, образующимися в результате электронной ударной ионизации и фотоионизации, превращается в сквозной канал газоразрядной плазмы, по которому устремляется ток короткого замыкания  Iкз.
• Образование плазменного газоразрядного канала фактически и есть электрический пробой газов. Возникновение Iкз — следствие пробоя.

Пробой газообразных диэлектриков Закон Пашена.

• Закон Пашена показывает зависимость Unp газообразных диэлектриков в конкретной конструкции от произведения давления Р газа на расстояние h между электродами.
• Закон устанавливает, что каждому газу соответствует свое минимальное значение пробивного напряжения Unp.мин  в зависимости от произведения Ph.

Пробой жидких диэлектриков

• Электрическая форма пробоя наблюдается в тщательно очищенных жидких диэлектриках и связывается с инжекцией электронов с катода.
• В технически чистых жидких диэлектриках пробой носит тепловой характер. Энергия, выделяющаяся в ионизирующихся пузырьках газа, приводит к  перегреву жидкости, что может послужить причинойзакипания капелек влаги (локальный перегрев) и возникновению газового канала между электродами.
• Сажа и обрывки волокон в жидкости приводят к искажению электрического поля в жидкости, понижая электрическую прочность жидкого диэлектрика.
• На высоких частотах происходит  разогрев жидкости за счет релаксационных потерь и наблюдается термическое разрушение жидкости.

Пробой твердых многокомпонентных диэлектриков

• В твердых диэлектриках может происходить электрический, тепловой или электрохимический пробой.
• Ионизационный пробой наблюдается в полимерных диэлектриках, содержащих газовые поры, в которых развиваются процессы ионизации. В результате электронно-ионной бомбардировки стенок пор и действии оксидов азота и озона полимер изменяет химический состав и механически разрушается.
• Электромеханический пробой характерен для хрупких диэлектриков и пористых керамик. Он возникает в результате механического разрушения из-за развития микротрещин под действием разрядов в газовых включениях, которые образуют перегретые области диэлектрика.
• Электротермический пробой – механическое разрушение полимера при высоком напряжении в результате того, что полимер находится в высокоэластичном состоянии. Причиной является уменьшение толщины диэлектрика из-за электростатического притяжения электродов под действием высокого напряжения.

Пробой неоднородных диэлектриков

• Электрическая прочность очень тонких неоднородных образцов диэлектриков снижается с увеличением площади электродов, так как возрастает вероятность попадания под них слабых (дефектных) мест.
• С увеличением числа слоев тонкой изоляции Епр вначале повышается до определенного числа слоев (слабые места перекрываются здоровыми), а затем снижается, из-за увеличения неоднородности диэлектрика (больше воздуха между листами бумаги) и увеличения неоднородности поля на краях электрода.