Файл: Лабораторная работа по дисциплине Электроматериаловедение на тему Исследование электрической прочности диэлектриков.docx

Таблица 2 – Результаты измерений и вычислений для жидкого диэлектрика

Величина	Перфторуглеродная жидкость, 1,25 мм
,	13	18	23	28	33	38	43	48	53	58	63	68	73	78	83	88	93	98	103	108
, кВ	62	62	62	61	61	60	60	60	60	60	59	59	59	59	59	58	58	58	57	57
, кВ/мм	49,6	49,6	49,6	48,8	48,8	48,0	48,0	48,0	48,0	48,0	47,2	47,2	47,2	47,2	47,2	46,4	46,4	46,4	45,6	45,6

Таблица 3 – Результаты измерений и вычислений для твердых диэлектриков

Величина	Гетинакс, 1,52 мм
,	13	18	23	28	33	38	43	48	53	58	63	68	73	78	83	88	93	98	103	108
, кВ	37	37	37	37	36	36	36	35	34	34	33	32	31	30	28	26	24	22	20	18
, кВ/мм	24,34	24,34	24,34	24,34	23,68	23,68	23,68	23,03	22,37	22,37	21,71	21,05	20,39	19,74	18,42	17,11	15,79	14,47	13,16	11,84
Величина	Винипласт, 1,95 мм
,	13	18	23	28	33	38	43	48	53	58	63	68	73	78	83	88	93	98	103	108
, кВ	39	38	38	38	38	37	37	37	36	36	35	34	33	32	30	29	27	26	23	20
, кВ/мм	20	19,49	19,49	19,49	19,49	18,97	18,97	18,97	18,46	18,46	17,95	17,44	16,92	16,41	15,38	14,87	13,85	13,33	11,79	10,26
Величина	Текстолит, 1,25 мм
,	13	18	23	28	33	38	43	48	53	58	63	68	73	78	83	88	93	98	103	108
, кВ	22	22	21	21	21	20	20	20	20	20	19	19	18	18	17	16	14	13	12	10
, кВ/мм	15,17	15,17	14,48	14,48	14,48	13,79	13,79	13,79	13,79	13,79	13,10	13,10	12,41	12,41	11,72	11,03	9,66	8,97	8,28	6,90

---

По данным таблицы 1 были построены следующие графики зависимости пробивной напряженности от температуры.



Рисунок 3 – График зависимости пробивной напряженности газообразного диэлектрика от температуры.



Рисунок 4 – График зависимости пробивной напряженности газообразного диэлектрика от давления.

По данным таблицы 2 был построен следующий график зависимости пробивной напряженности от давления.


Рисунок 5 – График зависимости пробивной напряженности жидкого диэлектрика от температуры.

По данным таблицы 3 были построены следующие графики зависимости пробивной напряженности твердых диэлектриков от температуры.



Рисунок 6 – График зависимости пробивной напряженности образцов твердых диэлектриков в жидком диэлектрике от температуры.

1. Даже в простейшем случае (при однородном поле) имеется немало факторов, влияющих на электрическую прочность газовой изоляции: природа газа, давление, расстояние между электродами, форма приложенного напряжения и его длительность, условия ионизации промежутка и род металла, из которого изготовлены электроды.

В однородном поле при давлениях газа выше атмосферного пробивное напряжение увеличивается по закону Пашена с ростом произведения ps, где р — давление газа, s — расстояние между электродами Un-p = f (ps)

Небольшое количество содержащихся в газе положительных и отрицательных ионов и электронов, находящихся в беспорядочном тепловом движении, при воздействии поля получает некоторую добавочную скорость и начинает в зависимости от знака заряда перемещаться в направлении поля или против его. При этом заряженная частица приобретает дополнительную энергию.

Дополнительная энергия заряженных частиц сообщается атомам или молекулам газа, с которыми частицы сталкиваются. Если энергия достаточно велика, происходит возбуждение атомов, связанное с переходом электрона на более удаленную от ядра орбиту или ионизация молекул, т.е. их расщепление на электроны и положительные ионы.

Насыщение электронами пространства, заполненного положительными зарядами, превращает эту область в проводящую газоразрядную плазму. Под влиянием ударов положительных частиц на катоде возникает катодное пятно, излучающее электроны. В результате указанных процессов и возникает пробой газа.

---

(Пробой протекает в результате ударной ионизации молекул или ионов диэлектрика электронами, движущимися с высокой скоростью под действием электрического поля. В результате ударной ионизации в диэлектрике между электродами создается сплошной плазменный канал (стример) с высокой электропроводностью, состоящий из электронов и положительных ионов.)

Вывод: Пробивное напряжение элегаза зависит от давления. При давлениях газа выше атмосферного пробивное напряжение и увеличивается по закону Пашена.

Про вакуумный пробой

То, что происходит при вакуумном пробое, может происходить только с материалом электродов. А как материал электродов попадает в зазор?

Собственно, путь для этого один — испарение и заполнение парами материала электродов вакуумного зазора. А уж в этом паре происходит пробой, зажигается разряд (если хватает мощности, горит дуга), прибор разрушается.

При наличии между электродами электрического напряжения на микроостриях катода начинается автоэлектронная эмиссия, приводящая к появлению так называемых темновых, или предпробойных, токов. При увеличении напряжения происходит формирование сильноточного искрового разряда в газе, десорбированном с поверхности электродов. Этот искровой разряд может перейти в вакуумную дугу, развивающуюся в парах металлов электродов
2. Жидкие диэлектрики, обладая высокой электрической прочностью, легко проникают в поры волокнистых материалов, заполняют все промежутки и, тем самым, значительно увеличивают электрическую прочность изоляции машин и аппаратов.

Жидкие электроизоляционные материалы обладают высокой теплоёмкостью и высоким коэффициентом теплопередачи. Поэтому применение жидких диэлектриков позволяет значительно улучшить отвод тепла от токоведущих частей машин и аппаратов и, следовательно, повысить их мощность.

На пробой жидких диэлектриков существенное влияние оказывает множество факторов, которые могут как понижать пробивное напряжение (загрязнения, увлажнение и др.), так и увеличивать его (очистка, давление, барьеры и т. д.). Основные факторы, изменяющие :

2) вязкость (уменьшение вязкости уменьшает );

3) температура (с увеличением температуры уменьшается; на импульсном напряжении это влияние незначительное; для технически чистого масла

---

зависимость = f (T оC) носит сложный характер);

5) наличие барьеров (барьеры могут существенно повысить ), особенно в резконеоднородном поле;

7) форма, площадь электродов и расстояние между ними (форма электродов создает поля разной степени неоднородности при S = const; чем больше коэффициент неоднородности, тем ниже ; с увеличением площади электродов уменьшается; увеличение расстояния увеличивает );

8) полярность электродов при несимметричной их форме (при отрицательной полярности пробивные напряжения больше, чем при положительной; этот эффект тем больше, чем более полярен диэлектрик).

Пробой жидких диэлектриков – явление сложное, что объясняется сложным составом жидких диэлектриков и многими факторами, влияющими на развитие пробоя (загрязнение, форма, размеры и материал электродов, температура, давление и др.)
3. На величину твердых диэлектриков влияют их химический состав и строение.

По результатам измерений твердых диэлектриков мы видим, что образец Гетинакс наиболее устойчив к пробою относительно других образцов (Винипласт и Текстолит).

---