3. Пробой твердых диэлектриков. Различают четыре вида пробоя:

§ Электрический пробой макроскопически однородных диэлектриков. Этот вид пробоя характеризуется быстрым развитием: протекает за меньше, чем с, и не обусловлен тепловой энергией, хотя электрическая прочность при электрическом пробое в некоторой степени зависит от температуры.

§ Электрический пробой неоднородных диэлектриков. Характерен для технических диэлектриков, содержащих газовые включения. Развивается весьма быстро. Электрическая прочность твердых диэлектриков практически не зависит от температуры до некоторого её значения. Выше этого значения наблюдается заметное снижение электрической прочности, что говорит о появлении механизма теплового пробоя.

§ Тепловой пробой. Возникает в том случае, когда количество теплоты, выделяющейся в диэлектрике за счет диэлектрических потерь, превышает количество теплоты, которое может рассеиваться в данных условиях, при этом нарушается тепловое равновесие, а процесс приобретает лавинообразный характер. Явление теплового пробоя сводится к разогреву материала в электрическом поле до температур, соответствующих расплавлению и обугливанию. Пробивное напряжение, обусловленное нагревом диэлектрика, связано с частотой напряжения, условиями охлаждения, температуры окружающей среды. Также «электротепловое» пробивное напряжение зависит от нагревостойкости материала. Механизм теплового пробоя наиболее вероятен при повышенных температурах, когда можно ожидать, что преобладающими будут потери сквозной электропроводности. По толщине диэлектрика получается перепад температуры, средний слой оказывается нагретым выше, чем прилегающие к электродам, сопротивление первого резко падает, что ведет к искажению электрического поля и повышенным градентам напряжения в поверхностных слоях. Теплопроводность материала электродов также играет важную роль.

(с), где:

§ Электрохимический пробой. Этот вид пробоя наблюдается при постоянном и переменном напряжениях низкой частоты, когда в материале развиваются процессы, обуславливающие необратимое уменьшение сопротивления изоляции (электрохимическое старение). Для его развития требуется длительное время, поскольку он связан с явлением электропроводности.

Задача 2

Дайте определение диэлектрика пластмасса. Укажите, к какой классификационной группе относится данный диэлектрик. Приведите основные характеристики материала, единицы измерения и величины этих характеристик. Кратко опишите достоинства и недостатки, а также перечислите области применения материала.

Диэлектрик – электроизоляционный материал, применяемый в технике с целью созданий условий, препятствующих нейтрализации электрических зарядов, то есть недопускающий утечки тока.

По условию задан диэлектрик – пластмасса, относящаяся к пассивным электроизоляционным материалам, обладающие высокой теплостойкостью, нагревостойкостью, малым водопоглащением, что позволяет использовать их для изготовления электроизоляционных и конструкционных изделий.

Особенностью свойств пластмассы является инертная высокополимерная структура. Для изготовления пластмассовых изделий исходный материал – прессовочные порошки, на основе резольных и новолачных смол, являющиеся термореактивными материалами. Пластмассы на их основе – фенопласты. Они обладают высокой стабильностью свойств и противостоят воздействию воды, кислот и органических растворителей. Различают три типа фенопластов, содержащих в качестве наполнителей древесную муку и минеральные вещества. Пресспорошки (II тип) на основе резольных смол обладают улучшенными электроизоляционными свойствами, поэтому их широко применяют для изготовления электроизоляционных деталей. Из фенопластов I и III типа, содержащих новолочную смолу, изготовляют низковольтные электроизоляционные изделия. Недостатком фенопластов является их низкая стойкость к электрическим искрам и дугам, вызывающих науглероживание изделий. Прессований изделий из фенопластов производят при удельном давлении без предварительного подогрева пресспорошков при температуре или с предварительным подогревом при . При предварительном подогреве время прессования уменьшается.

Основные характеристики фенопластов