9.Поляризация твердых диэлектриков, диэлектрические потери.

Диэлектрические потери

При воздействии переменного напряжения в диэлектрике возникают токи проводимости и токи смещения.

Рассеивание энергии в диэлектрике обусловлено двумя процессами:

• Проводимости;

• Поляризации.

Чтобы вычислить диэлектрические потери материала необходимо изменить параметры конденсатора с этим материалом в качестве диэлектрика.

Выделяют 2 схемы замещения:

• Параллельная;

• Последовательная.

Параллельная схема.

(IcI)

Для постоянного напряжения

Р=И²/R

Для переменного напряжения:

Р=ИIcos

cos=Ic/I

P=UIsin=(UIcsin)/cos=UIctg=P

P=U²wCptg

Последовательная схема

е

Величина tgзависит от природы материала частоты источники, температуры и не зависит от схемы замещения.

Т.о. диэлектрические потери зависят от U,w,Cpиtgматериала. Емкость зависит от, азависит от материала и внешних условий (влажности и т.д.).

Т.о. диэлектрические потери могут принимать опасные значения для диэлектриков, которые используются в участках высокого напряжения и частоты.

10.Разряд вдоль поверхности твердых диэлектриков в однородном поле.

Внесение твердого диэлектрика в воздушный промежуток может существенно изменить условия, и даже механизм развития разряда. При этом величина разрядного напряжения, как правило, снижается и зависит уже не только от плотности воздуха и формы электрического поля, но еще и от свойств твердого диэлектрика, состояния его поверхности и расположения ее относительно силовых линий поля.

В присутствии диэлектрика электрическое поле, казалось бы, остается однородным. Поэтому естественно предположить, что пробой такого промежутка может произойти в любом месте, а разрядное напряжение будет таким же, как и для чисто воздушного промежутка.

Однако в воздухе разряд всегда развивается вдоль поверхности диэлектрика и при напряжении более низком, чем в чисто воздушном промежутке. Это связано с адсорбцией влаги из окружающего воздуха на поверхности диэлектрика, а также с микрозазорами между твердым диэлектриком и электродом.

Поверхность всех тел во влажном воздухе покрыта тончайшей пленкой воды. Ионы, образующиеся в этой пленке под действием электрического поля, перемещаются к электродам. В результате этого поле вблизи электродов усиливается, а в середине промежутка ослабляется. Усиление поля у электродов приводит к снижению электрической прочности промежутка. Это снижение тем больше, чем гидроскопичнее диэлектрик.

Увеличение напряженности поля в микрозазорах приводит к возникновению там ионизационных процессов, продукты которых (ионы и электроны), попадая в основной промежуток, создают местное усиление поля, приводящее к уменьшению напряжения перекрытия

11.Разряд вдоль поверхности твердых диэлектриков в резконеоднородном поле, разряд по увлажненной и загрязненной поверхности твердых диэлектриков.

Разряд вдоль поверхности в резконеоднородном поле.

1рис-для опорного стержня изолятора Е_tE_n

В данном случаи гидроскопичность диэлектрика мало влияет на разрядное напряжение.

Поскольку нижний электрод заземлен через конструкции имеющие значительные размеры, то напряженность поля у фланца снижается.

Для уменьшения напряженности вблизи фазы необходимо использовать экран, это позволяет повысить разрядное напряжение.

2рис- для проходного изолятора. Е_t<E_n

У края короткого электрода возникает коронный разряд. При  И на поверхности диэлектрика появляются стримеры. Чем меньше толщина диэлектрика, тем больше емкость , тем больше ток будет протекать. При определенном значении напряжения возникает термическая ионизация, сопротивление канала падает и образует скользящий разряд вдоль поверхности диэлектрика. Т.о. разрядное напряжение зависит от емкости канала. Емкость канала характеризуется удельной поверхностной емкостью. Разрядное напряжение увеличивается медленно с увеличением длины между электродами. Поэтому основной мерой увеличения разрядного напряжения будет являтся уменьшение удельной поверхностной емкости. Это достигается увеличением диаметра изолятора у фланца. При этом обеспечиваются большие габариты изолятора.

Разряда по увлажненной и загрязненной поверхности

Вследствие образования слабого электролита из водорастворимого загрязнения.

В данном слое протекает ток утечки:

где R_у – сопротивление утечки по поверхности изолятора.

Данный ток утечки нагревает слой загрязнения. Из-за неоднородности слоя скорость испарения влаги с отдельных участков различается. Поэтому на наиболее нагретом участке сопротивление утечки будет увеличиваться. Поэтому практически все напряжения прикладывают к данному сухому промежутку. При этом возникает частичная дуга. Если сопротивление утечки велико, соответственно и ток мал, то дуга не устойчива. При дальнейшем увлажнении и высыхании данного участка наблюдается перемежающаяся дуга (прерывистая дуга). Такое длительное воздействие дуг приводит к образованию обугленных проводящих следов, которые называются треки, что приводит к уменьшению разрядного напряжения. Поэтому диэлектрики должны обладать таким свойством как трекингостойкость, то есть стойкость к воздействию частичных дуг.