Пробой газообразных диэлектриков

Пробой газообразных диэлектриков......................61 [c.318]

Пробой газообразных диэлектриков. Воздух служит внешней изоляцией электроизоляционных узлов трансформаторов, высоковольтных выключателей, изоляторов линий электропередачи и других электротехнических устройств. Воздух и другие газообразные диэлектрики используют в изоляции конденсаторов, кабелей, рас- [c.171]

ПРОБОЙ ГАЗООБРАЗНЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ [c.57]

Пробой газообразных диэлектриков всегда начинается с ударной ионизации. Для начала ударной ионизации необходимо, чтобы кинетическая энергия электронов, разгоняемых электрическим полем, стала больше энергии ионизации. Кинетическая энергия электрона может быть выражена уравнением [c.57]

Пробой газообразных диэлектриков в неоднородных электрических полях проходит ряд промежуточных стадий неполного пробоя газа (электрическая корона, кистевой разряд). Типичными электродами, образующими неоднородные (неравномерные) электрические поля, являются острие — плоскость острие — острие цилиндр внутри цилиндра и др. Наибольшая неоднородность электрического по-ля создается между электродами острие — плоскость. На пробой газа в неравномерных электрических полях оказывают влияние степень неравномерности поля, полярность а форма электродов. [c.14]

Пробой газообразных диэлектриков в неоднородных электрических полях проходит ряд промежуточных стадий неполного пробоя газа (электрическая корона, кистевой разряд). [c.19]

Дальнейшие явления, имеющие место в изоляции после пробоя, определяются как характером электроизоляционного материала, так и мощностью источника электрической энергии. В месте пробоя возникает искра или даже электрическая дуга, которая может вызвать оплавление, обгорание, растрескивание и тому подобные изменения как диэлектрика, так и электродов. После снятия напряжения в пробитом твердом диэлектрике может быть обнаружен след в виде пробитого (откуда и термин пробой ), проплавленного или прожженного отверстия. При повторном приложении напряжения к ранее подвергавшейся пробою твердой изоляции пробой по месту прежнего пробоя, как правило, происходит при сравнительно низком напряжении (однако в отдельных случаях возможно самовосстановление пробитой твердой изоляции благодаря оплавлению изоляции, обгоранию электрода н т. п.). Таким образом, пробой твердой изоляции в электрической машине, аппарате, кабеле и т.п. означает аварию, выводящую данное устройст-ю из строя и требующую ремонта или замены устройства. Если же пробой произошел в жидком или газообразном диэлектрике, то в силу большой подвижности частиц после снятия напряжения пробитый участок диэлектрика [c.35]

Как указывалось, в твердых диэлектриках наряду с объемным возможен и поверхностный пробой, т. е. пробой в жидком или газообразном диэлектрике, прилегающем к поверхности твердой изоляции. [c.152]

Электрическая прочность. Электрическая изоляция не может выдерживать без вреда для себя неограниченно большого напряжения. Если постепенно увеличивать электрическое напряжение, приложенное к изоляции, то в конце концов произойдет пробой изоляции. При этом сопротивление изоляции сразу падает с очень большого значения до весьма малой величины, что приводит к возникновению короткого замыкания между теми токоведущими частями электрической установки, которые до пробоя разделялись изоляцией. Если мощность источника тока достаточно велика, то в результате пробоя в пробитом месте возникает электрическая дуга, могущая расплавить, обуглить или сжечь изоляцию и токоведущие части вблизи места пробоя. То напряжение, при котором происходит пробой изоляции, называют ее пробивным напряжением Пробивное напряжение является одной из наиболее важных характеристик изоляции (изоляционной конструкции). Следует различать характер пробоя твердых диэлектриков от характера пробоя жидких и газообразных диэлектриков. [c.15]

При пробое газа у поверхности твердого диэлектрика наблюдается снижение пробивного напряжения 6 р газа (рис. 4). Наибольшее снижение (Упр наблюдается в случае пробоя газа у поверхности твердого диэлектрика, хорошо смачиваемого влагой (фибра и др.). Некоторого повышения Unv можно достигнуть, применяя плохо смачиваемые водой (гидрофобные) диэлектрики, а главное — разработкой электроизоляционных конструкций (изоляторы и др.), в которых затруднено развитие скользящих разрядов по поверхности твердого диэлектрика. В табл. 2 приведены основные характеристики газообразных диэлектриков, используемых в электротехнике. [c.15]

При приложении к слою газа электрического напряжения в нем возникает ток проводимости (рис. 9). С дальнейшим повышением напряжения наступает пробой газа (точка П на рис. 9). Пробой в однородном электрическом поле происходит в виде искрового разряда (искры), соединяющего металлические электроды, поме- Рис. 9. Зависимость тока от щенные в газовой среде. Явление напряжения (вольт-амперная пробоя газообразных диэлектриков характеристика) для воздуха в однородном электрическом поле описывается законом Пашена, согласно которому пробивное напряжение ( /пр) всякого газообразного диэлектрика (газа) есть функция произведения давления газа (р) на толщину (Л) слоя газа [c.15]

ПРОБОЙ, разрушение диэлектриков под действием электрич. поля (см. Диэлектрики, Изоляционные электротехнические материалы), Как по величинам пробивных напряжений, так и по характеру пробоя, удобно отдельно рассмотреть газообразные, жидкие и твердые диэлектрики. П. в газа х—см. Разряд электрический. П. жидкостей наименее изучен с физической стороны. (Систематизированный опытный материал—см. Изоляционные масла.) Решающее влияние имеет тщательная очистка от химич. примесей (в особенности от полярных веществ, напр, вода), от твердых пылинок и от растворенных газов. Работы Шумана и Вальтера показали, что в наиболее чистых условиях П. жидкости обусловливается теми же явлениями, что и в твердых диэлектриках. Пробивное напряжение не зависит ни от давления окружающего газа ни от t°. Ничтожные примеси воды или газа к маслу резко изменяют его пробивные напряжения. Прибавление к совершенно сухому маслу 10 части воды в 6 раз понижает пробивное напряжение (с 800 kV/см до 140 kV/см). В такой жидкости наблюдается также резкое возрастание пробивного напряжения с увеличением давления. В масле напр, на каждую атмосферу давления пробивное на- [c.397]

Статистическая обработка результатов испытаний. Процессы, протекающие в электроизоляционных материалах, в особенности такие, как механическое разрушение, электрический пробой, подчиняются статистическим закономерностям, и измеряемая величина для одного и того же материала при одинаковых условиях испытаний может претерпевать заметные колебания. Рассмотрим, например, определение электрической прочности. При определении электрической прочности твердых материалов после пробоя образец приходит в негодность, и для повторного определения Е р необходимо брать новый образец. При испытаниях газообразных и жидких веществ можно производить ряд повторных пробоев одного и того же образца (очищая периодически, если необходимо, электроды), так как после пробоя и выключения напряжения электрическая прочность восстанавливается при испытаниях жидких диэлектриков удаляют, кроме того, копоть, образующуюся между электродами. [c.10]

Если пробой произошел в газообразном или жидком диэлектрике, то в силу подвижности молекул пробитый участок после снятия напряжения восстанавливает свои первоначальные свойства и величину U , (но при условии, что мощность и длительность электрической дуги не были столь значительными, чтобы вызвать существенные изменения диэлектрика во всем его объеме). После пробоя твердого диэлектрика в нем остается след в виде пробитого (откуда и название пробой ), прожженного или проплавленного отверстия чаще всего неправильной формы. Если вновь подать напряжение, то пробой, как правило, происходит по пробитому ранее месту при значительно пониженном напряжении. В ряде случаев после пробоя остаются проводящие продукты разложения и диэлектрик теряет свои электроизоляционные свойства. Связанное с образованием проводящих следов ( треков ) повреждение поверхности твердого диэлектрика поверхностным пробоем называют трекингом. [c.115]

Давлении). Поэтому если расстояние между ближайшими друг к другу точками электродов по поверхности твердой изоляции (рис. 2.40) лишь ненамного превосходит кратчайшее расстояние между электродами сквозь изоляцию, то при повышении приложенного к изоляции напряжения в первую очередь может произойти не пробой изоляции (стрелка а), а поверхностный пробой (перекрытие) изоляции, т. е. разряд в прилегающем к твердой изоляции слое газообразного (например, воздуха) или жидкого диэлектрика (стрелка б). [c.36]

В твердых диэлектриках наряду с объемным возможен и поверхностный пробой, т. е. пробой в жидком или газообразном диэлектрике, прилегающем к поверхности твердой изоляции. Так как Е р жидкостей и особенно газов ниже Е р твердых диэлектриков, а нормальная составляющая напряженности электрического поля непрерывна на границе раздела, то при одинаковом расстоянии между электродами в объеме и на поверхности пробой в первую очередь будет происходить по поверхности твердого диэлектрика. Чтобы не допустить поверхностный пробой, необходимо удлинить возможный путь разряда по поверхности. Поэтому поверхность изоляторов делают гофрированной, а в конденсаторах оставляют неметализированные закраины диэлектрика. Поверхностное 1/ р также повышают путем герметизации поверхности электрической изоляции лаками, компаундами, жидкими диэлектриками с высокой электрической прочностью. [c.126]

В зависимости от свойств изоляции и мощности источника электрической энергии, с помощью которого подается напряжение на образец, после пробоя в изоляции могут наблюдаться следующие изменения. В месте пробоя возникает искра, а при большой мощности источника — даже электрическая дуга, под действием которой происходят оплавление, обгорание, растрескивание и тому подобные изменения и диэлектрика, и электродов. В пробитом твердом диэлектрике в месте пробоя можно обнаружить пробитое, проплавленное, прожженное отверстие у- след пробоя. Если к такому образцу твердой изоляции напряжение приложить повторно, то пробой происходит, как правило, при значительно меньших напряжениях, чем ипервого пробоя. При пробое газообразных и жидких диэлектриков после снятия приложенного напряжения пробитый промежуток восстанавливает первоначальные значения U р, так как атомы и молекулы газа или жидкости практически мгновенно диффундируют в объем, который занимали разрушенные в процессе пробоя частицы. [c.166]

Дальнейшие явления, имеющие место в изоляции после пробоя, определяются как характером электроизоляционного материала, так и мощностью источника электрической энергии. В месте пробоя возникает искра илп даже электрическая дуга, которая может вызвать оплавление, обгора-ние, растрескивание и тому подобные изменения как диэлектрика, так и электродов. После снятия напряжения в пробитом твердом диэлектрике может быть обнаружен след пробоя в виде пробитого (откуда и название явления пробой), проплавленного, прожженного или т. п. отверстия, вообще говоря, неправильной формы. При повторном ириложепип напряжения к ранее подвергавшейся пробою твердой изоляции пробой по месту прежнего пробоя, как правило, происходит при сравнительно низком папряжешш (однако, в отдельных случаях возможно самовосстановление пробитой твердой изоляции благодаря оплавлению изоляции, окислению электрода и т. п.). Таким образом, пробой твердой изоляции в электрической машине, аппарате, кабеле и т. п. означает аварию, выводящую данное устройство из строя и требующую ремонта или замены устройства. Если же пробой произошел в жидком или газообразном диэлектрике, то в силу большой подвижности частиц после снятия напряжения пробитый участок диэлектрика полностью восстанавливает первоначальную величину пробивного напряжения (конечно, если мощность и длительность электрической дуги не были настолько значительны, чтобы вызвать существенные необратимые изменения диэлектрика). [c.47]

Электрическая прочность высококачественных твердых электроизоля ционных материалов, как правило, выше, чем Ж1щких и тем более газообразных диэлектриков (при нормальном давлении). Так, грубо ориентировочно (действующие значения при частоте 50 Гц при нормальных температуре и давлении в однородном электрическом поле прп толщпне слоя диэлектрика порядка 1 мм) Епр для твердых диэлектриков — слюды и синтетических неполярных полимеров — порядка 50—100 МВ/м, для жидкого диэлектрика— нефтяного трансформаторного масла — порядка 20 МВ/м п для газообразного диэлектрика — воздуха — порядка 5 МВ/м. Поэтому, если расстояние между ближайшими друг к другу точками электродов по поверхности твердой изоляции (рис. 1-40) лпшь не намного превосходит кратчайшее расстояние между электродами сквозь изоляцию, то прп повышении приложенного к изоляции напряжения в первую очередь может произойти не пробой изоляции (стрелка а), а поверхностный разряд пли перекрытие изоляции, т. е. разряд в прилегающем к твердой изоляции слое газообразного (например, [c.48]

При приложении к слою газа электрического напряжения в нем возникает ток проводимости. С дальнейшим повышением напряжения наступает пробой газа, который в однородном электрическом поле происходит в виде искрового разряда (искры). Это явление описывается законом Пашена, согласно которому пробивное напряжение (и р) всякого газообразного диэлектрика (газа) есть функция произведе1П1я дав.чения газа (Р) на толщину слоя газа (й) [c.12]

Наиболее полно пробой изучен в газообразных диэлектриках (см. Электрические разряды в газах). Электропроводность газов при нор мальном давлении обусловлена движением ионов и электронов, созданных внешней радиацией. Стационарная концентрация, при к-рой скорость генерации зарядов равна скорости рекомбинации, очень мала — 10 см , что соответствует электропроводности 10-16—10 10 о.л 1сж 1. Однако в достаточно сильных электрич. полях ионы и электроны на длине свободного пробега приобретают кинетич. энергию, достаточную для ионизации молекул газа при этом образуются новые электроны, к-рыо в свою очередь производят ионизацию. В газе нарастает лавина электронов. При нормальном и повышенном давлении и больших межэлектродных расстояниях, большую роль играют процессы фотоиоппзацни и эффекты, связанные с образованием сильных положительных объемных зарядов. В промежутке между электродами образуется самораспрострапяющийся поток проводящей плазмы— т. п. стример — и сопротивление промежутка падает до нуля. Теорию этих процессов см. [1, гл. V, 14]. [c.205]

Электрический пробой, в процессе которого диэлектрик разрушается силами, действующими в электрическом поле на электрические заряды его атомов, ионов или молекул. Этот вид пробоя протекает в течение 10 — 10 с, т. е. практически мгновенно. Ом вызывается ударной ионизацией электронами. На длине свободного пробега К электрон в электрическом поле приобретает энергию W еЕк, где е заряд электрона. Если энергия электрона достаточна для ионизации, то электрон при соударении с атомами, ионами или молекулами, из которых состоит диэлектрик, ионизирует их. В результате появляются новые электроны, которые также ускоряются электрическим полем до энергии WТаким образом, количество свободных электронов лавинно возрастает, что приводит к резкому повышению проводимости и электрическому пробою. Плотность жидких и твердых диэлектриков больше плотности газообразных, а поэтому д ина свободного пробега электронов в них меньше. Для того чтобы электрон приобрел энергию W, ,, в жидком и твердом диэлектриках нужна большая напряженность электри- [c.169]

Жидкие диэлектрики отличаются значительно более высокой электрической прочностью, чем газы, несмотря на большую зависимость электрических свойств жидкостей от загрязнений, которые в, газообразном состоянии почти не изменяют электрической прочности газа. Основной причиной более высокой прочности жидких диэлектриков является их более высокая (в 2000 раз) плотность и значительно меньшие расстояния между молекулами. Однако примеси полярных жидких (эмульсии) или твердых (суспензии) веществ порождают новые формы теплового НЛП ноннзацнонпого (в случае газообразных включений) иробоя, которые снижают пробивное напряжение даже неполярных жидкостей, у которых в чистом виде пробой носит характер ударной, ионизации, как у газов, но вследствие значительно меньшей длины свободного.пробега ионов для развития процесса ударной ионизации требуется более высокое напряжение. [c.32]

При повышении напряженности электрического поля в твердом диэлектрике, так же как в жодком и газообразном возникают ионизационные процессы, связанные с увеличением сквозного тока, высоковольтной поляризацией, ударной ионизацией, диэлектрическими потерями, нагревом диэлектрика. В сильных полях нарушается закон Ома плотность тока растет по экспоненциальному закону в функции напряженности поля напряжение начинает падать, а ток резко возрастает, стремясь к бесконечности — наступает пробой диэлектрика. В случае большой мощности ток расплавляет материал диэлектрика, прожигает [c.36]

Теорию электрического пробоя можно применить к жидкостям, максимально очищенным от примеси. При высоких значениях напряженности электрического поля может происходить вырывануе электронов из металлических электродов и, как и в газах, разру.ие-пие молекул самой жидкости за счет ударов заряженными частицами. При этом повышенная электрическая прочность жидкого диэлектрика по сравнению с газообразным обусловлена значительно меньшей длиной свободного пробега электронов. Пробой жидкостей, содержащих газовые включения, объясняют местным перегревом жидкости (за счет энергии, выделяющейся в относительно легко ионизирующихся пузырьках газа), который приводит к образованию газового канала менаду электродами. Вода в виде отдельных мелких капелек, находящихся в трансформаторном масле, при нормальной темпера-Tj-pe значительно снижает (рис. 4-6). Под влиянием электрического поля сферические капельки воды —сильно дипольной жидкости — поляризуются, приобретают форму эллипсоидов и, притягиваясь между собой разноименными концами, создают между э/ектродами цепочки с повышенной проводимостью, по которым и происходит электрический пробой. [c.65]

Методом теневой фотографии удалось экспериментально подтвердить [Л. 2-30], что за каждый полупериод при напряженности, близкой к пробивной, возникают один положительный и один отрицательный частичный разряды. Последние обусловливают ионизационное разложение жидкого диэлектрика с образованием мелких разветвленных каналов, заполненных газообразными продуктами деструкции. При напряжении, равном пробивиому, пространственное распространение частичных разрядов увеличивается в такой мере, что самые длинные из них перекрывают промежуток между электродами, при этом происходит пробой. [c.45]

Газообразные продукты могут образоваться в жидких диэлектриках и вследствие местного нагрева в электрическом поле в микрообъемах с повышенными потерями, например, за счет повышенной электропроводности. Такая возможность была принята за основу теории пробоя жидкого диэлектрика, разработанной Н. Н. Семеновым. Очевидно, что в зависимости от принятого механизма газообразования в жидкостях можно создавать разные теории начальной стадии их пробоя. В соответствии с этим имеется ряд теорий пробоя недегазированных жидкостей, сущность которых сводится к тому, что начальной стадией пробоя является ионизация газов в жидкости. Видимо, в зависимости от конкретных условий большую вероятность может приобретать та или иная теория. В том месте, где началась ионизация газов, резко усиливается напряженность электрического поля — как бы возникают проводящие острые включения, усиливается газовыделенне, что и приводит в конечном счете к пробою. Газовый характер пробоя жидких диэлектриков подтверждается наличием зависимости их электрической прочности от внешнего давления, отсутствующей в хорошо дегазированной жидкости. Жидкости практически не сжимаемы, но по закону Паскаля давление в жидкости передается равномерно во все стороны, благодаря чему находящиеся в жидкости газы уплотняются под действием внешнего давления. У тщательно дегазированных жидкостей электрическая прочность не зависит от давления. [c.67]

Вводные заме шния. Оптический пробой газа (лазерную искру в воздухе) впервые наблюдали в 1962 г. Р. Терхьюн с сотр. [16] в фокусе линзы, собирающей лучи рубинового лазера с модулированной добротностью. Как вьгяснилось, оптический пробой может иметь место не только в газообразных, но и в жидких и твердых прозрачных диэлектриках. Он сопровождается образованием плотной светящейся плазмы, поглощающей излучение лазера, повреждением твердых диэлектриков, генерацией очень сильных акустических ухшрных волн и т.п. [c.106]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...