- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Часть I. ПРОБОЙ ГАЗОВ
- •Глава 1. Электронные и ионные процессы в газовом разряде
- •1.1. Законы сохранения энергии при столкновении атомных частиц
- •1.2. Интегральные характеристики столкновения
- •1.3. Энергия взаимодействия атомных частиц
- •1.4. Подвижность заряженных частиц
- •1.5. Диффузия заряженных частиц
- •1.6. Возбуждение и ионизация атомов и молекул
- •1.7. Термическая ионизация
- •1.8. О возможности ионизации газа ионами
- •1.9. Рекомбинация заряженных частиц
- •1.10. Термоэлектронная, автоэлектронная, взрывная эмиссия. Фотоэффект на катоде
- •1.11. Элементы кинетического уравнения для электронов
- •Глава 2. Теория пробоя Таунсенда
- •2.1. Первый коэффициент Таунсенда
- •2.2. Прилипание электронов к атомам и молекулам. Отрыв электронов от отрицательных ионов
- •2.3. Второй коэффициент Таунсенда
- •2.4. Электронная лавина
- •2.5. Условие самостоятельности разряда. Закон Пашена
- •2.6. Отступления от закона Пашена
- •2.7. Время разряда
- •Глава 3. Пробой газа в различных частотных диапазонах
- •3.1. СВЧ-пробой
- •3.2. ВЧ-пробой
- •3.3. Оптический пробой
- •Глава 4. Искровой разряд в газах
- •4.1. Наблюдения за развитием разряда в ионизационной камере
- •4.2. Схемы развития лавинно-стримерных процессов
- •4.3. Граница таунсендовского и стримерного разрядов
- •4.4. Пробой газов в наносекундном диапазоне времени
- •4.5. Длинная искра, разряд в виде молнии
- •4.6. Главный разряд
- •Глава 5. Самостоятельные разряды в газах
- •5.1. Тихий разряд
- •5.2. Тлеющий разряд
- •5.3. Дуговой разряд
- •5.4. Коронный разряд
- •5.5. Разряд по поверхности твердого диэлектрика
- •5.6. Зависимость пробивного напряжения газа от межэлектродного расстояния
- •Список литературы к разделу «Пробой газов»
- •Часть II. ПРОБОЙ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
- •Глава 1. Тепловой пробой твердых диэлектриков
- •1.1. Теория теплового пробоя Вагнера
- •1.2. Другие теории теплового пробоя
- •Глава. 2. Классические теории электрического пробоя
- •2.1. Теория Роговского. Разрыв ионной кристаллической решетки
- •2.2. Разрыв твердого диэлектрика по микротрещине. Теория Горовица
- •2.3. Теория А. Ф. Иоффе
- •2.4. Теория А.А. Смурова. Теория электростатической ионизации
- •Глава 3. Квантово-механические теории электрического пробоя неударным механизмом
- •3.1. Теория Зинера. Теория безэлектродного пробоя
- •3.2. Теория Фаулера. Пробой электродного происхождения
- •3.3. Теория Я.И. Френкеля. Теория термической ионизации
- •Глава 4. Теории пробоя твердых диэлектриков вследствие ударной ионизации электронами
- •4.1. Теории Хиппеля и Фрелиха
- •4.2. Теории пробоя, основанные на решении кинетического уравнения. Теория Чуенкова
- •4.3. Некоторые замечания по теориям пробоя, основанных на рассмотрении механизма ударной ионизации электронами
- •Глава 5. Экспериментальные данные, укладывающиеся в представления о пробое твердых диэлектриков ударной ионизацией электронами
- •5.1. Стадии пробоя твердых диэлектриков
- •5.2. Развитие разряда в однородном и неоднородном полях в твердых диэлектриках
- •5.3. Эффект полярности при пробое в неоднородном электрическом поле
- •5.4. Влияние материала электродов на пробой твердых диэлектриков
- •5.5. Зависимость времени разряда от толщины диэлектрика. Формирование многолавинно-стримерного механизма разряда
- •Глава 6. Процессы, наблюдаемые в диэлектриках в области сверхсильных электрических полей
- •6.1. Электрическое упрочнение
- •6.2. Электронные токи в микронных слоях ЩГК в сильных электрических полях
- •6.3. Свечение в микронных слоях ЩГК
- •6.4. Дислокации и трещины в ЩГК перед пробоем
- •Глава 7. Другие теории пробоя твердых диэлектриков
- •7.2. Энергетический анализ электрической прочности твердых диэлектриков по теории Ю.Н. Вершинина
- •7.4. Термофлуктуационная теория разрушения твердых диэлектриков электрическим полем В.С. Дмитревского
- •7.5. Особенности пробоя полимерных диэлектриков. Теория электрического пробоя Артбауэра
- •7.6. Теория электромеханического пробоя Старка и Гартона
- •Глава 8. Некоторые особенности и закономерности электрического пробоя твердых диэлектриков
- •8.1. Статистический характер пробоя твердых диэлектриков
- •8.2. Минимальное пробивное напряжение
- •8.3. Неполный пробой и последовательный пробой
- •8.4. Кристаллографические эффекты при пробое кристаллов
- •8.5. Зависимость электрической прочности от температуры
- •8.6. Зависимость электрической прочности от времени воздействия напряжения
- •8.7. Пробой диэлектрических пленок
- •8.8. Формованные системы металл–диэлектрик–металл (МДМ)
- •8.9. Заключение по механизму электрического пробоя твердых диэлектриков
- •Глава 9. Электрохимический пробой
- •9.1. Электрическое старение органической изоляции
- •9.2. Кратковременное пробивное напряжение
- •9.3. Старение бумажной изоляции
- •9.4. Старение неорганических диэлектриков
- •Список литературы к разделу «Пробой твердых диэлектриков»
- •Часть III. ПРОБОЙ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
- •Глава 1. Пробой жидкостей высокой степени очистки
- •1.1. Проводимость жидких диэлектриков
- •1.2. Пробой жидкостей вследствие ударной ионизации электронами
- •1.3. Пробой жидкостей неударным механизмом
- •Глава 2. Пробой жидких диэлектриков технической очистки
- •2.1. Влияние влаги
- •2.2. Влияние механических загрязнений
- •2.3. Влияние газовых пузырьков
- •2.4. Теории теплового пробоя жидких диэлектриков
- •2.5. Вольтолизационная теория пробоя жидких диэлектриков
- •2.6. Влияние формы и размеров электродов, их материала, состояния поверхности и расстояния между ними на пробой жидкостей
- •2.7. Развитие разряда и импульсный пробой в жидкостях
- •2.8. Влияние ультразвука на электрическую прочность
- •2.9. Внедрение разряда в твердый диэлектрик, погруженный в изолирующую жидкость
- •Список литературы к разделу «Пробой жидких диэлектриков»
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
Часть II. Пробой твердых диэлектриков
Часть II. ПРОБОЙ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
Вопрос о пробое твердых диэлектриков (ТД) представляет большой научный интерес и имеет важное прикладное значение, т.к. любая электроизоляционная конструкция не может быть изготовлена без применения твердого диэлектрика. В отличие от газов и жидкостей пробой ТД сопровождается образованием сквозного канала пробоя (отверстия), который является результатом механического разрушения диэлектрика или его проплавления за счет выделяемого тепла. Пробой твердого диэлектрика особенно опасен, так как не только нарушается работа электрической цепи, но и разрушается электроизоляционная конструкция.
Величина электрической прочности и механизм пробоя ТД зависят от множества факторов и их сочетания. К этим факторам относятся температура окружающей среды, форма приложенного напряжения, длительность его воздействия, вид самого диэлектрика, особенности его структуры, площадь электродов, степень однородности электрического поля и др. Даже в одном и том же ТД при различных условиях (температура, конфигурация электрического поля, условия теплоотвода и др.) могут развиваться различные формы пробоя.
Развитие той или иной формы пробоя ТД определяется преобладающим влиянием электрических, тепловых, электрохимических или иных явлений, проявляющихся в процессе развития пробоя. В настоящее время принято выделять три основные формы пробоя: 1 – электрический, 2 – тепловой, 3 – электрохимический.
Электрический пробой, как правило, наблюдается в том случае, когда устранена возможность развития теплового пробоя и когда мала длительность воздействия приложенного напряжения. Это возможно при испытании диэлектриков малых толщин при относительно низких температурах и на импульсном напряжении. Для электрического пробоя характерна кристаллографическая направленность канала пробоя, практическая независимость электрической прочности от температуры и толщины диэлектрика.
Для теплового и электрохимического пробоя характерно резкое снижение электрической прочности с ростом температуры и толщины диэлектрика, а также с увеличением времени приложения напряжения.
Из указанных форм тепловой пробой ТД наиболее изучен, а разработанные теории позволяют производить инженерные расчеты изоляции. Поэтому целесообразно вначале рассмотреть именно данную тему.
91