ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Тепловой пробой твердых диэлектриков из "Электротехнические материалы Издание 3 " Явление теплового пробоя сводится к разогреву материала в электрическом поле до температур, соответствующих его растрескиванию, обугливанию и другим видам термического разрушения, связанным с чрезмерным возрастанием сквозной электропроводности или диэлектрических потерь. Величина напряжения, при котором происходит тепловой пробой, является характеристикой не столько самого диэлектрика, сколько изготовленного из него электроизоляционного изделия, в противоположность электрическому пробою, когда пробивная напряженность служит характеристикой только самого материала. [c.100] Пробивное напряжение при тепловом пробое связано с рядом факторов частотой тока, условиями охлаждения, температурой окружающей среды и др. Кроме того, напряжение теплового пробоя зависит от нагревостойкости материала. Органические диэлектрики, при прочих равных условиях, имеют более низкие значения пробивных напряжений при тепловом пробое, чем неорганические, только вследствие их малой нагревостойкости. [c.100] При радиочастотах, в особенности при коротких волнах, размеры изолятора устанавливают, исходя из допустимой температуры нагрева диэлектрика и из величины разрядного напряжения по поверхности, что же касается напряженностей, отвечающих электрическому пробою, то эти величины при коротких и даже при длинных волнах обычно значительно больше допустимых напряженностей, определяемых по нагреву. При расчетах напряжения теплового пробоя в первую очередь должны приниматься во внимание нагревостойкость материала, его угол потерь и зависимость угла потерь или tgS от температуры. В цепях переменного тока низкой частоты находят применение материалы, дающие резкое возрастание tgS уже при нагреве выше 20—30° С с другой стороны, известны диэлектрики значение tgS которых мало меняется в очень широком интервале температур, вплоть до 150—200° С в последнем случае тепловой пробой сможет развиваться только при достижении этих значений температуры. Для большинства органических диэлектриков допустимые температуры нагрева невысоки. Производить расчет на пробивное напряжение изделий, изготовленных из таких материалов, не имеет смысла, и допустимые напряжения следует устанавливать только исходя из условий приемлемой температуры нагрева. [c.100] Температура нагрева изолятора в электрическом поле высокого напряжения устанавливается тогда, когда тепловыделение становится равным теплоотдаче в окружающую среду. [c.101] В большинстве случаев теплоотвод обусловливается конвекцией воздуха. Таковы условия работы подвесных и опорных изоляторов, воздушных конденсаторов, керамических конденсаторов, каркасов катушек индуктивности. Теплоотвод за счет теплопроводности окружающей среды имеет место для кабелей, вводов, вмонтированных в стены, мачтоопорных изоляторов. [c.101] Обычно при расчете изоляторов устанавливают величину рабочего напряжения, соответствующего установившейся температуре, чтобы температура нагрева не превосходила некоторой заданной величины. [c.101] С увеличением приложенного к изолятору напряжения возрастает реактивная мощность последняя при заданном значении tgS вызывает рост тепловыделения и возрастание нагрева изолятора. [c.101] Формула (91) позволяет с достаточной точностью рассчитать допустимое напряжение для изделий с известной электрической емкостью и хорошей теплопроводностью диэлектрика, обеспечивающей малый перепад температуры по сечению изделия, например, для керамических конденсаторов. [c.101] Если нагрев за счет посторонних источников тепла увеличит температуру изолятора выше критической ( ), то, как видно из фиг. 57, tg8 диэлектрика настолько увеличивается, что выделяемая мощность превысит отводимое количество тепла. Температура изолятора начнет возрастать вплоть до полного разрушения его. [c.102] Разность температур между и указывает на допустимый перегрев изолятора по отношению к рабочей температуре за счет внешних источников тепла. Качество различных изоляторов будет тем выше, чем больше разность при прочих равных условиях. [c.102] На фиг. 58 представлены кривые выделения тепла в изоляторах при разных напряжениях, отвечающих определенному запасу прочности по тепловому пробою (кривая I) и на пороге предельной прочности (кривая 2). [c.102] По кривой 2 и формуле (91) может быть. рассчитано пробивное напряжение изолятора. [c.103] Для того чтобы определить эту температуру, надо из точки по оси абсцисс, соответствующей температуре 1 , провести касательную к кривой температурной зависимости tg8 и найти температуру, соответствующую точке касания. [c.103] Тепловое равновесие изоляторов может быть найдено в каждом отдельном случае с учетом теплоперепада по толщине. Для этого рассчитывают или экспериментально определяют емкость изолятора, после чего, учитывая температурную зависимость tgo, графоаналитически решают поставленную задачу. [c.103] Значение пробивного напряжения идля данного изолятора может быть найдено, если в формулу (102) вместо подставить температуру из графика tg8 = (1) и, соответственно, вместо tg8. подставить tg8 . Величину допустимого напряжения следует определять по значению tg8 в центре изолятора. [c.105] На фиг. 61 показано распределение температуры по радиусу изолятора согласно формуле (101). [c.106] Формула (104) может быть представлена в более простом виде, если второй множитель обозначить ср (с) и произвести преобразования. [c.108] При расчетах по значениям коэффициентов теплопроводности диэлектрика и электродов -fj, и fj-i Ыал сек-см-град], коэффициенту теплоотдачи а [кал/сек-см -град] и значениям Л (половика толщины диэлектрика) и I [см] определяют величину с, по которой, пользуясь графиком (фиг. 62), находят f( ). Подставляя все величины в формулу (107), находят L/ p фф в вольтах. [c.108] Вернуться к основной статье