Электротепловой (тепловой) пробой

Электротепловой (сокращенно — тепловой) пробой связан с нагревом изоляции в электрическом поле диэлектрическими. потерями (см. 2.4). Этот вид пробоя развивается следующим образом когда на диэлектрик подается напряжение, в нем выделяется теплота потерь и температура его повышается, вследствие чего потери еще более увеличиваются процесс идет, таким образом, все усиливаясь, и, в конце концов, диэлектрик может сильно измениться (может произойти расплавление, обугливание и т. п. в зависимости от природы материала) и его собственная электрическая прочность снизится настолько, что произойдет пробой. При этом для возникновения пробоя достаточно, чтобы разогрелось какое-нибудь место диэлектрика, в котором теплоотдача хуже или удельные потери повышены, а средняя температура всего объема диэлектрика может оставаться мало отличающейся от начальной, имевшей место до приложения к диэлектрику напряжения. [c.36]

Пробой может быть электротепловым и чисто электрическим. Электрическая прочность при тепловом пробое, вызываемом нагреванием диэлектрика вследствие рассеивания в нем энергии за счет диэлектрических потерь, связана с химическим строением и термостойкостью материала. Электрическая прочность при чисто электрическом пробое зависит от однородности материала и содержания в нем газовых включений. Содержащиеся во включениях газы имеют низкую электрическую прочность по сравнению с больщинством жидких и твердых диэлектриков, так как газы ионизируются при меньшей напряженности электрического поля. Образовавшиеся вследствие ионизации заряженные частицы (ионы и электроны), число которых при воздействии поля увеличивается лавинообразно, разрушают материал, в результате чего наступает пробой. [c.11]

Электротепловой пробой твердых диэлектриков обусловлен выделением в диэлектрике тепла вследствие диэлектрических потерь. Пробивное напряжение при тепловом пробое связано с частотой поля, условиями охлаждения, [c.102]

Явления электротеплового (сокращенно 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 электропроводимости или диэлектрических потерь. Напряжение, при котором происходит тепловой пробой, и рассчитанная по нему средняя пробивная напряженность электрического поля являются характеристиками не столько самого диэлектрика, сколько изготовленного из него электроизоляционного изделия, в противоположность электрическому пробою, когда пробивная напряженность служит характеристикой только самого материала. [c.92]

При электротепловом пробое очень большое значение имеют условия охлаждения. В условиях, когда принципиально вероятен тепловой пробой, надо применять электроизоляционные материалы с малым 6 желательно использовать материалы и системы изоляции, обеспечивающие повышенную теплопроводность и пониженную толщину. [c.73]

На рис. 2-30 наглядно видно тепловое воздействие при электротепловом пробое образца каменной соли, пробитого в двух местах. Одно место пробоя имело форму выплавленной воронки, второе выплавилось в значительных размеров отверстие. Иногда при электротепловом пробое кристаллических неорганических диэлектриков происходит незначи- [c.76]

Электроизоляционные целлюлозные бумаги и картоны, пропитанные нефтяными маслами и хлорированными дифенилами (совол, совтол), обладают весьма высокой н стабильной электрической прочностью. Электрическая прочность этих целлюлозных материалов почти не уменьшается даже при длительном тепловом старении в масле и окислении последнего при условии, что неизбежный при этом рост tg 6 не приводит к электротепловому пробою и не происходит увлажнения волокнистого материала. [c.178]

С другой стороны, если электрическая изоляция находится в условиях полной тепловой изоляции от окружающей среды (адиабатический процесс работы изоляции), мы имеем а=0, р = 0, р/г=0 и ф(р/1)=0. Таким образом, при работе в адиабатических условиях в изоляции под действием сколько угодно малого электрического напряжения с течением времени обязательно должен произойти электротепловой пробой (следует иметь в виду, что формулы В. А. Фока и Н. Н. Семенова не дают указаний на длительность приложения напряжения, которая приводит к пробою). [c.226]

Явление теплового пробоя сводится к разогреву материала в электрическом поле до температур, соответствующих расплавлению и обугливанию. Электрическая прочность при тепловом пробое язляется характеристикой не только материала, но и изделия из него, тогда как электрическая прочность при электрическом пробое служит характеристикой самого материала. Пробивное напряжение, обусловленное нагревом диэлектрика, связано с частотой напряжения, условиями охлаждения, температурой окружающей среды. Кроме того, электротепловое пробивное напряжение зависит от нагревостойкости материала органические диэлектрики (например, полистирол) имеют более низкие значения электротеп-ловых пробивных напряжений, чем неорганические (кварц, керамика), при прочих равных условиях вследствие их малой нагрев -стойкости. [c.69]

Твердые диэлектрики являются более или менее плохими проводниками тепла, что связано с их низкой электропроводностью. Величина диэлектрических потерь Б них, как правило, сильно возрастает с ростом температуры. В этом и заключается предпосылка к электро-тепловому пробою. Если при данио1М приложенном напряжении во внутренних объемах диэлектрика не может установиться тепловое равновесие, то при достаточно длительном воздействии напряжения произойдет разрушение диэлектрика он обуглится или расплавится, что приведет к короткому замыканию электродов — к электротеиловому пробою. Возможность электротеплового пробоя сводится к вопросу теплового равновесия если количество тепла, выделяющегося внутри диэлектрика за счет диэлектрических потерь будет все время больше количества тепла, выделяющегося в дан-1 ых условиях в окружающую среду, то электротепловой пробой неизбежен при достаточно длительном приложении напряжения. В большинстве случаев изменение мощности диэлектрических потерь технических твердых диэлектриков может быть выражено следующей форму-6 83 [c.83]

Электротермомеханический пробой является разновидностью электротеплового и наблюдается в хрупких диэлектриках, например в керамиках, содержащих поры. Вблизи ионизированных газовых включений образуются перегретые области диэлектрика. Их тепловое расширение больше, чем у менее нагретых областей. В результате в диэлектрике возникают механические напряжения, которые приводят к образованию в хрупком материале микротрещин и в конечном итоге к механическому разрушению. [c.171]

Различные физические и физико-химические механизмы, приводящие к развитию в диэлектриках необратимых процессов — старения, пробоя и механического разрушения, — существенно различаются во времени. В случае, когда потеря электрической прочности происходит из-за быстрых электронных процессов (электронных лавин, освобождения поляронов, см. 3.1), необратимые процессы развиваются за время 10 с. При других механизмах диэлектрик выходит из строя за гораздо более длительные временные промежутки. Например, электротепловой пробой развивается за время 10 —10 с, т. е. гораздо медленнее, чем элект-ронный пробой. При этом механизме пробоя количество теплоты, выделяющееся в диэлектрике под воздействием электрического ноля за счет электронроводности и диэлектрических потерь, превосходит величину теплоотдачи в окружающую среду. В результате тепловой баланс диэлектрика нарушается, что приводит к потере тепловой устойчивости из-за повышения электропроводности диэлектрика с ростом температуры, перегреву и в конечном итоге — к пробою. [c.52]

Различают пробой, вызванный электрическими разрядами, электротепловой пробой и чисто электрический пробой. Возникновение электрических разрядов происходит под действием местных полей высокого напряжения. При испытаниях твердых материалов разряды обычно возникают в окружающей среде, увеличивая тем самым испытуемую площадь. Повреждения чаще наступают у края электрода. Разряды могут также возникать во внутренних пустотах, имеющихся в материале или возни-кэющих под действием напряжения. Эти процессы могут продолжаться до образования проводящего канала между электродами. Электротепловой пробой возникает вследствие тепловой нестабильности материала при его нагреве в электрическом поле большой напряженности. [c.387]

Ка в виде пластинки бесконечно большой площади между такими же эле1Хгродами, Это дало возможность рас-ематривать только среднюю часть пластинки со строго однородным электрическим н тепловым полем и пренебречь краевыми условиями, искажающими поле. Очевидно, что в таком случае всю теплоотдачу от диэлектрика в окружающую среду надо считать через толщу диэлектрика на электроды, так как тепловое сопротивление на торцы будет бесконечно велико. Увеличение толщины диэлектрика должно вызывать теперь ухудшение условий охлаждения и в силу этого снижать электрическую прочность, что и наблюдается в действительности. Расчеты В. А. Фока показали, что в вышеуказанных условиях электротепловой пробой твердых диэлектриков теоретически вполне возможен. Согласно теории В. А. Фока, пробивное напряжение твердого диэлектрика при переменном токе определяется следующим уравнением [c.87]

На рис. 2-37 наглядно видно тепловое воздейсгвие при электротепловом пробое образца каменной соли, пробитого в двух местах (по А. Ф. Вальтеру и Л. Д. Инге). Одно место лробоя имело форму выплавленной воронки, второе выплавилось в значительных размеров дьпру. Иногда при электротепловом пробое кристаллических неорганических диэлектриков тепловое разрушение происходит незначительное и может иметь место самовосстановление за счет заилавления места пробоя аморфной разновидностью данного материала, которая может быть электрически прочней кристаллической разновидности. [c.90]

Теории электрического пробоя начали разрабатываться раньше теории электротеплового пробоя. Однако от более ранних теорий пришлось впоследствии отказаться, так как они не соответствовали или опытньш закономерностям (теория не подтверждалась практикой), или новым представлениям физики твердого тела, или и тому и другому вместе. Сейчас еще не разработана общепризнанная теория электрического пробоя, могущая быть распространенной на все виды твердых диэлектриков, аналогично теории электротеплового пробоя, но все же можно сформулировать некоторые общие принципы электрического пробоя, совпадающие во многих случаях с опытными закономерностями. Электрический пробой происходит обычно при весьма высоких напряженностях электрического поля порядка 10 в см, когда в диэлектрике появляется добавочная, электронная электропроводность. Механизм электрического пробоя увязывают с электронными. процессами, возникающими в предпро-бивном состоянии. Сам пробой происходит в две стадии — первая стадия собственно нарушение электрической прочности, связанное с нарастанием электрической проводимости, и вторая стадия — разрушение диэлектрика как вторичное явление. Вторая стадия связана уже с тепловыми процессами, шо-видимому, с нагреванием в узко.м канале, в котором развивалась первая стадия. В отличие от электротеплового пробоя, тепловое [c.91]

Из этой формулы видно, что пробивное напряжение прямо пропорционально толщине, т. е. электрическая прочность не зависит от толщины. Экспериментальные данные не подтвердили этого при электротепловом пробое электрическая прочность падает с увеличением толщины, пробивное напряжение растет медленнее, чем толщина. В. А. Фок, изучавший явления пробоя диэлектриков, теоретически доказал возг ожность электротеплового пробоя в идеально однородном диэлектрике, в котором нет никаких мест с повышенными потерями. В своих расчетах В. А. Фок принял образец диэлектрика в виде пластинки бесконечно большой площади между такими же электродами. Это дало возможность рассматривать только среднюю часть пластинки со строго однородным электрическим и тепловым полем и пренебречь [c.73]

Теории электрического пробоя начали разрабатываться раньше теорий электротеплового пробоя. Однако от ранних теорий пришлось впоследствии отказаться, так как они не соответствовали или опытным закономерностям (теория не подтверждалась практикой), или новым представлениям физики твердого тела, или и тому и другому вместе. Сейчас еще не разработана общепризнанная теория электрического пробоя, могущая быть распространенной на все виды твердых диэлектриков, аналогично теории электротеплового пробоя, но все же можно сформулировать некоторые общие принципы электрического пробоя, совпадающие во многих случаях с опытными закономерностями. Электрический пробой происходит обычно при весьма высоких напряженностях электрического поля порядка 10 б см, когда в диэлектрике появляется добавочная электронная электропроводность. Механизм электрического пробоя увязывают с электронными процессами, возникающими в предпробивном состоянии. Сам пробой происходит в две стадии — пё )вая стадия собственно нарушение электрической прочности, связанное с нарастанием электрической проводимости, и вторая стадия — разрушение диэлектрика как вторичное явление. Вторая стадия связана уже с тепловыми процессами, по-видимому, с нагреванием в узком канале, в котором развивалась первая стадия. В отличие от электротеплового пробоя тепловое разрушение при электрическом пробое является не причиной самого пробоя, а его лeд fвиeм. В силу большого разнообразия твердых диэлектриков по их структуре и составу, а также по возможным их нарушениям идефекгам механизмы первой и второй стадий электрического пробоя могут протекать по-разному, так как электронные процессы сильно зависят от особенностей структуры. Наибольшее количество теоретических и научно-экспериментальных работ выполнено по электрическому пробою щелочно-галоидных кристаллов такой выбор объектов ис- [c.78]

Электроизоляционные бумаги и картоны, пропитанные нефтяными маслами (трансформаторным, кабельным, конденсаторным), обладают весьма высокой электрической прочностью. Электрическая прочность этих целлюлозных материалов почти не уменьшается даже при длительном тепловом старении в масле и окислении последнего при условии, что неизбежный рост б не приводит к электротепловому пробою. Последний обычно не имеет места в маслонаполненных трансформаторах, а потому бумажная и картонная изоляция широко применяется в них. Кабельная бумага используется в трансформаторах для изоляции обмоточных проводов и отводов, для межслойной изоляции катушек картон используется для главной изоляции (цилиндры, угловые шайбы), для ярмовой изоляции, всевозможных дистанционных прокладок и реек. Отдельные изоляционные детали из картона получают путем склеивания их бакелитовым лаком или казеиновым клеем. Поскольку обмотки масляных трансформаторов обычно пропитывают лаками (в частности, меламино-глифтале- [c.167]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...