За счет поляризации диэлектрика происходит уменьшение в нем поля по сравнению с первоначальным значением внешнего поля, так как часть линий напряженности пройдет сквозь диэлектрик, а другая - оборвется на связанных зарядах диэлектрика.
Поэтому напряженность внутри диэлектрика равная
,
где - это диэлектрическая проницаемость среды (диэлектрика) и показывает, во сколько раз диэлектрик ослабляет действие внешнего электрического поля и характеризует поляризованность диэлектрика. Значение
может принимать различные значения от нескольких единиц до десятков тысяч.
Значение зависит от температуры частоты и виды поляризации, частоты, давлении, влажности.
Электропроводность.
В твердых диэлектриках представляет собой сумму токов:
,
где - ток смещения, обусловлен электронной и ионной поляризации, он проходит в очень малые промежутки времени (
с);
- ток абсорбции, обусловлен перераспределением свободных зарядов в объеме диэлектрика. Часть носителей встречает на своем пути ловушки захвата - дефекты решетки, захватывающие и удерживающие носители. Со временем, когда все ловушки заполняются, ток абсорбции прекращается;
- сквозной ток, обусловленный объемным сопротивлением диэлектрика и поверхностным, так как в любом диэлектрике имеется небольшое количество свободных электронов, за счет примеси.
Диэлектрические потери.
Понимают электрическую мощность поглощаемую диэлектриком при воздействии на него электрического поля. Она рассеивается в диэлектрике, превращаясь в тепло. Они в основном обусловлены сквозным током. При высоких напряжениях и частоты потери могут возникать за счет ионизации газов внутри диэлектрика.
Потери возникают как на постоянном так и на переменном.
Для расчета потерь используют соотношение
,
где - угол диэлектрических потерь, который определяет соотношение между резистивной и реактивной составляющими тока. Чем меньше
, тем лучше диэлектрик.
≈ 0,0001 - 0,01.
Пробой диэлектриков.
Явление образования в диэлектрике проводящего канала под действием электрического поля называется пробоем. Различают два вида пробоя: полный и неполный.
Полный - если проводящий канал проходит от одного электрода к другому и замыкает их.
Частичный (неполный), если пробивается лишь газовое или жидкое включение твердого диэлектрика.
Поверхностный пробой - который возможен в твердых диэлектриках.
Пробивное напряжение диэлектрика зависит от толщины диэлектрика.
,
где - электрическая прочность;
h - толщина диэлектрика.
Значение зависит от формы электродов, времени прохождения под напряжением, вида напряжения, частоты, температуры, влажности.
Физические процессы пробоя в разных случаях различны. Различают несколько механизмов пробоя: электрический, тепловой, электрохимический, ионизационный, электромеханический.
Электрический пробой - обусловлен ударной ионизацией или разрывом связей между частицами диэлектрика непосредственно под действием электрического поля. Электрический пробой обусловлен внутренним строением диэлектрика (плотностью упаковки атомов, прочностью и связей) и слабо зависит от внешних факторов (температуры, формы образца его размеров, частоты напряжения). Длится процесс микросекунды и менее, а в пределах 100 - 1000 МВ/м.
Тепловой пробой.
Обусловлен нарушением теплового равновесия диэлектрика вследствие диэлектрических потерь. Мощность, выделяющаяся в образце равна:
Рn = U2ωC
Тепловая мощность, отводимая от образца, пропорциональна площади теплоотвода S и разности температур Т и окружающей среды То.
Рр = кS(T-T°),
где к - коэффициент теплоотдачи.
Условие теплового равновесия является Рn = Рр, но так как обычно растет с повышением температуры, то, начиная с некоторой критической Ткр, значение Рn > Рр В результате превышения тепловыделения над теплоотдачей диэлектрик лавинообразно разогревается, что приводит к разрушению.
Генератор цифровых тестовых сигналов
Ускорение научно-технического прогресса, развитие автоматизации процессов производства требует постоянного совершенствования систем сбора и переработки информации. Наибол ...
Прибор для мониторинга напряжения питающей сети
устройство электронный измерительный индикация
С
уровнем развития энергетики часто связывают состояние промышленного
производства, уровень жизни населения и ...
Расчет токовой защиты нулевой последовательности
Задание
и исходные данные
Произвести
расчет дистанционной защиты линии и начертить карту селективности дистанционных
защит.
Исходные
данные:
...