Электропроводность диэлектриков

Проводимость диэлектриков хотя и очень мала по сравнению с проводимостью проводников, но не равна нулю. В технических диэлектриках всегда есть небольшое количество свободных зарядов, которые перемещаются в электрическом поле. Однако правильно определить ток через диэлектрик (или сопротивление диэлектрика) не так просто.

Ток сильно зависит от времени, поясним это с помощью схемы замещения диэлектрика (рис. 1.3.1).

Рис. 1.3.1. Схема замещения диэлектрика: С_о – ёмкость диэлектрика, вызванная электронной и ионной поляризациями; R – сопротивление сквозному току; С₁ и R₁ – ёмкость и сопротивление обусловленные релаксационными видами поляризации

Проводимость диэлектрика принято определять по сквозному току (в схеме замещения – это ток через сопротивление R). Однако одновременно идёт поляризация диэлектрика, возникает ток заряда ёмкости (ток смещения), вследствие чего может создаться неправильное представление о большой проводимости.

Токи смещения упруго связанных зарядов при электронной и ионной поляризации столь кратковременны, что их обычно не удаётся зафиксировать обычным прибором.

Токи смещения различных видов замедленной поляризации (миграционной, дипольной, ионно-релаксационной и др.), наблюдаемые у большего числа технических диэлектриков, называются абсорбционными токами (в схеме замещения они учтены цепочкой С₁ и R₁).

Ток утечки (I_ут) в техническом диэлектрике представляет собой сумму сквозного тока (I_ск) и тока абсорбции (I_абс)

I_ут = I_ск + I_абс

При постоянном напряжении абсорбционные токи протекают только в моменты включения и выключения напряжения. Поэтому для определения сквозного тока показания прибора следует снимать после небольшой выдержки времени, когда ток абсорбции затухнет (рис.1.3.2).

Рис. 1.3.2. Зависимость тока утечки через диэлектрик от времени

В большинстве диэлектриков время затухания тока абсорбции менее 60 секунд. Поэтому при измерении сопротивления изоляции рекомендуется отсчёт показания прибора делать после выдержки образца под напряжением в течение одной минуты.

При переменном напряжении абсорбционный ток течёт в течение всего времени нахождения материала в электрическом поле и измерить отдельно сквозной ток не удаётся.

Электропроводность твёрдых диэлектриков

Для твёрдых диэлектриков различают объемную проводимость изоляции, численно определяющую проводимость через толщу изоляции, и поверхностную проводимость изоляции, характеризующую наличие слоя повышенной электропроводности на поверхности раздела твёрдой изоляции с окружающей средой.

Рис. 1.3.7. Объемный и поверхностный токи утечки через участок изоляции

Поверхностная электропроводность твёрдых диэлектриков.

Поверхностная электропроводность определяется способностью поверхности диэлектрика адсорбировать загрязняющие компоненты. Особенно сильно на электропроводность влияет влага. Иногда достаточно тончайшего слоя влаги на поверхности, чтобы существенно уменьшить удельное поверхностное сопротивление ρ_s.