Kekuatan dielektrik

Kekuatan dielektrik menentukan keupayaan dielektrik untuk menahan voltan elektrik yang dikenakan padanya. Jadi, kekuatan elektrik dielektrik difahami sebagai nilai purata kekuatan medan elektrik Epr di mana kerosakan elektrik berlaku dalam dielektrik.

Pecahan elektrik dielektrik adalah fenomena peningkatan mendadak dalam kekonduksian elektrik bahan tertentu di bawah tindakan voltan yang dikenakan padanya, dengan pembentukan saluran plasma konduktif berikutnya.

Kerosakan elektrik dalam cecair atau gas juga dipanggil nyahcas elektrik. Malah, pelepasan sedemikian terbentuk arus nyahcas kapasitordibentuk oleh elektrod yang mana voltan pecahan digunakan.

Dalam konteks ini, voltan pecahan Upr ialah voltan di mana kerosakan elektrik bermula, dan oleh itu kekuatan dielektrik boleh didapati menggunakan formula berikut (di mana h ialah ketebalan sampel yang akan dipecahkan):

Epr = UNC/j

Jelas sekali, voltan pecahan dalam mana-mana kes tertentu berkaitan dengan kekuatan dielektrik dielektrik yang dipertimbangkan dan bergantung kepada ketebalan jurang antara elektrod.Oleh itu, apabila jurang antara elektrod meningkat, nilai voltan pecahan juga meningkat. Dalam dielektrik cecair dan gas, perkembangan nyahcas semasa pecahan berlaku dengan cara yang berbeza.

Kekuatan dielektrik dielektrik gas

Pengionan - proses menukar atom neutral kepada ion positif atau negatif.

Dalam proses memecahkan jurang yang besar dalam dielektrik gas, beberapa peringkat mengikuti satu demi satu:

1. Elektron bebas muncul dalam celah gas akibat pemfotokan molekul gas, terus daripada elektrod logam atau secara tidak sengaja.

2. Elektron bebas yang muncul dalam celah dipercepatkan oleh medan elektrik, tenaga elektron bertambah dan akhirnya menjadi mencukupi untuk mengionkan atom neutral apabila berlanggar dengannya. Iaitu, pengionan kesan berlaku.

3. Hasil daripada banyak tindakan pengionan kesan, salji elektron terbentuk dan berkembang.

4. Penstrim terbentuk — saluran plasma yang dibentuk oleh ion positif yang ditinggalkan selepas laluan runtuhan elektron, dan yang negatif, yang kini ditarik ke dalam plasma bercas positif.

5. Arus kapasitif melalui streamer menyebabkan pengionan haba dan streamer menjadi konduktif.

6. Apabila jurang nyahcas ditutup oleh saluran nyahcas, nyahcas utama berlaku.

Sekiranya jurang pelepasan cukup kecil, maka proses pecahan boleh berakhir pada peringkat pecahan runtuhan salji atau pada peringkat pembentukan streamer - pada peringkat percikan.

Kekuatan elektrik gas ditentukan oleh:

• Jarak antara elektrod;

• Tekanan dalam gas yang akan digerudi;

• Pertalian molekul gas untuk elektron, keelektronegatifan gas.

Hubungan tekanan dijelaskan seperti berikut. Apabila tekanan dalam gas meningkat, jarak antara molekulnya berkurangan. Semasa pecutan, elektron mesti memperoleh tenaga yang sama dengan laluan bebas yang lebih pendek, yang cukup untuk mengionkan atom.

Tenaga ini ditentukan oleh kelajuan elektron semasa perlanggaran, dan kelajuan berkembang disebabkan oleh pecutan daripada daya yang bertindak ke atas elektron dari medan elektrik, iaitu disebabkan oleh kekuatannya.

Keluk Paschen menunjukkan pergantungan voltan pecahan Upr dalam gas pada hasil darab jarak antara elektrod dan tekanan — p * h. Sebagai contoh, untuk udara pada p * h = 0.7 Pascal * meter, voltan pecahan adalah kira-kira 330 volt. Peningkatan voltan pecahan di sebelah kiri nilai ini adalah disebabkan oleh fakta bahawa kebarangkalian elektron berlanggar dengan molekul gas berkurangan.

Afiniti elektron ialah keupayaan beberapa molekul neutral dan atom gas untuk melekatkan elektron tambahan kepada diri mereka sendiri dan menjadi ion negatif. Dalam gas dengan atom pertalian elektron tinggi, dalam gas elektronegatif elektron memerlukan tenaga pecutan yang besar untuk membentuk longsoran.

Adalah diketahui bahawa dalam keadaan normal, iaitu, pada suhu dan tekanan normal, kekuatan dielektrik udara dalam jurang 1 cm adalah kira-kira 3000 V / mm, tetapi pada tekanan 0.3 MPa (3 kali lebih banyak daripada biasa) kekuatan dielektrik udara yang sama menjadi hampir 10,000 V / mm. Untuk gas SF6, gas elektronegatif, kekuatan dielektrik dalam keadaan normal adalah lebih kurang 8700 V/mm. Dan pada tekanan 0.3 MPa, ia mencapai 20,000 V / mm.

Kekuatan dielektrik dielektrik cecair

Bagi dielektrik cecair, kekuatan dielektriknya tidak berkaitan secara langsung dengan struktur kimianya. Dan perkara utama yang mempengaruhi mekanisme pereputan dalam cecair adalah susunan molekulnya yang sangat rapat, berbanding dengan gas. Pengionan kesan, ciri gas, adalah mustahil dalam dielektrik cecair.

Tenaga pengionan impak adalah kira-kira 5 eV, dan jika kita menyatakan tenaga ini sebagai hasil daripada kekuatan medan elektrik, cas elektron, dan laluan bebas min, iaitu kira-kira 500 nanometer, dan kemudian mengira kekuatan dielektrik daripada itu, kita dapatkan 10,000,000 V/mm , dan kekuatan elektrik sebenar untuk cecair adalah antara 20,000 hingga 40,000 V / mm.

Kekuatan dielektrik cecair sebenarnya bergantung kepada jumlah gas dalam cecair tersebut. Juga, kekuatan dielektrik bergantung pada keadaan permukaan elektrod yang digunakan oleh voltan. Pemecahan kepada cecair bermula dengan pecahan gelembung gas kecil.

Gas mempunyai pemalar dielektrik yang jauh lebih rendah, jadi voltan dalam gelembung ternyata lebih tinggi daripada cecair di sekelilingnya. Dalam kes ini, kekuatan dielektrik gas adalah lebih rendah. Pelepasan gelembung membawa kepada pertumbuhan gelembung dan akhirnya pecahan cecair berlaku akibat daripada pelepasan separa dalam gelembung.

Kekotoran memainkan peranan penting dalam mekanisme pembangunan pecahan dalam dielektrik cecair. Pertimbangkan, sebagai contoh, minyak pengubah. Jelaga dan air sebagai kekotoran konduktif mengurangkan kekuatan dielektrik minyak transformer.

Walaupun air biasanya tidak bercampur dengan minyak, titisan terkecilnya dalam minyak di bawah tindakan medan elektrik terpolarisasi, membentuk litar dengan peningkatan kekonduksian elektrik berbanding dengan minyak di sekeliling, dan akibatnya, kerosakan minyak berlaku di sepanjang litar.

Untuk menentukan kekuatan dielektrik cecair dalam keadaan makmal, elektrod hemisfera digunakan, jejarinya beberapa kali lebih besar daripada jarak antara mereka. Medan elektrik seragam dicipta dalam jurang antara elektrod. Jarak biasa ialah 2.5 mm.

Untuk minyak pengubah, voltan pecahan tidak boleh kurang daripada 50,000 volt, dan sampel terbaiknya berbeza dalam nilai voltan pecahan 80,000 volt. Pada masa yang sama, ingat bahawa dalam teori pengionan impak voltan ini sepatutnya 2,000,000 — 3,000,000 volt.

Jadi, untuk meningkatkan kekuatan dielektrik dielektrik cecair, perlu:

• Bersihkan cecair daripada zarah konduktif pepejal seperti arang batu, jelaga, dll.;

• Keluarkan air dari cecair dielektrik;

• Membasmi kuman cecair (kosongkan);

• Meningkatkan tekanan bendalir.

Kekuatan dielektrik dielektrik pepejal

Kekuatan dielektrik dielektrik pepejal adalah berkaitan dengan masa semasa voltan pecahan digunakan. Dan bergantung pada masa apabila voltan digunakan pada dielektrik, dan pada proses fizikal yang berlaku pada masa itu, mereka membezakan:

• Kegagalan elektrik yang berlaku dalam pecahan saat selepas voltan digunakan;

• Keruntuhan haba yang berlaku dalam beberapa saat atau jam;

• Pecahan disebabkan oleh pelepasan separa, masa pendedahan mungkin lebih daripada setahun.

Mekanisme pemecahan dielektrik pepejal terdiri daripada pemusnahan ikatan kimia dalam bahan di bawah tindakan voltan yang digunakan, dengan perubahan bahan menjadi plasma. Iaitu, kita boleh bercakap tentang perkadaran antara kekuatan elektrik dielektrik pepejal dan tenaga ikatan kimianya.

Dielektrik pepejal selalunya melebihi kekuatan dielektrik cecair dan gas, contohnya, kaca penebat mempunyai kekuatan elektrik kira-kira 70,000 V/mm, polivinil klorida — 40,000 V/mm, dan polietilena — 30,000 V/mm.

Punca kerosakan haba terletak pada pemanasan dielektrik disebabkan oleh kehilangan dielektrikapabila tenaga kehilangan kuasa melebihi tenaga yang dikeluarkan oleh dielektrik.

Apabila suhu meningkat, bilangan pembawa meningkat, kekonduksian meningkat, sudut kehilangan meningkat, dan oleh itu suhu meningkat lebih banyak dan kekuatan dielektrik berkurangan. Akibatnya, disebabkan oleh pemanasan dielektrik, kegagalan yang terhasil berlaku pada voltan yang lebih rendah daripada tanpa pemanasan, iaitu, jika kegagalan itu elektrik semata-mata.