Процес саморозряду ізоляції

З урахуванням електропровідності ізоляції схема заміщення її може бути представлена як паралельне з'єднання активного опору R і ємності С. Якщо зарядити конденсатор С, зашунтований резистором R до напруги U0, а потім відключити його від джерела напруги і залишити розімкненим, то конденсатор буде поступово розряджатися на резистор R. Напруга на конденсаторі при цьому змінюватиметься за законом загасаючої експоненти. Розмір T = R·C називається постійної часу саморозряду конденсатора. Вона вимірюється в секундах і дорівнює проміжку часу, протягом якого напруга на конденсаторі зменшиться. Постійна часу саморозряду ізоляції залежить від геометричних розмірів ізоляції, а визначається виключно властивостями ізоляції.

50) Діелектричними втратами називають енергію, що розсіюється в одиницю часу в діелектриці при впливі на нього електричного поля і викликає нагрівання діелектрика. Втрати енергії в діелектриках спостерігаються як при змінному напрузі, так і при постійному, оскільки в матеріалі виявляються наскрізний струм, зумовлений провідністю. При постійній напрузі, коли немає періодичної поляризації, якість матеріалу характеризується значеннями питомих об'ємного та поверхневого опору. При змінному напрузі необхідно використовувати якусь іншу характеристику якості матеріалу, тому що в цьому випадку, крім наскрізної електропровідності, виникає низка додаткових причин, що викликають втрати енергії в діелектриці. Для характеристики здатності діелектрика розсіювати енергію в електричному полі користуються кутом діелектричних втрат, tg цього кута. Природа діелектричних втрат в електроізоляційних матеріалах різна залежно відагрегатного стану речовини Діелектричні втрати можуть бути зумовлені наскрізним струмом або активними складовими поляризаційних струмів. При вивченні діелектричних втрат, безпосередньо пов'язаних з поляризацією діелектрика, можна зобразити це явище у вигляді кривих, що представляють залежність електричного заряду на обкладинках конденсатора з даним діелектриком від напруги, що додається до конденсатора. За відсутності втрат, що спричиняються явищем поляризації, заряд лінійно залежить від напруги і такий діелектрик називається лінійним. Діелектричні втрати за їх особливостями та фізичною природою можна підрозділитина чотири основні види:

діелектричні втрати, зумовлені поляризацією;
діелектричні втрати наскрізної електропровідності;
іонізаційні діелектричні втрати;
діелектричні втрати, зумовлені неоднорідністю структури

Здібність діелектрика розсіювати енергію в електричному полі зазвичай характеризують кутом діелектричних втрат, а також тангенсом кута діелектричних втрат. При випробуванні діелектрик розглядається як діелектрик конденсатора, у якого вимірюється ємність і кут, доповнює до 90° кут зсуву фаз між струмом і напругою в ємнісному ланцюгу. Цей кут називається кутом діелектричних втрат.Вимірювання тангенса кута діелектричних втрат. Для вимірювання ємності та кута діелектричних втрат (або tgδ) еквівалентну схему конденсатора являють як ідеальний конденсатор з послідовно включеним активним опором (послідовна схема) або як ідеальний конденсатор з паралл схема). Значення тангенса кута діелектричних втрат вимірюють при напругах менших U (зазвичай 3 - 10 кВ). Напругавибирається так, щоб полегшити випробувальний пристрій за умови збереження достатньої чутливості приладу. Значення тангенса кута діелектричних втрат (tgδ) нормується для температури 20°, тому вимірювання слід проводити при температурах, близьких до нормованої (10 - 20 про С). У цьому діапазоні температур зміна діелектричних втрат невелика, і для деяких типів ізоляції виміряне значення може порівнюватися без перерахунку з нормованим для 20 °С.

51) Електрична міцність - це мінімальна напруженість однорідного електричного поля Епр, при якій настає пробою діелектриків. Електрична міцність залежить від матеріалу діелектрика, конфігурації електродів, зовнішніх факторів, якості діелектрика, типу напруги, що впливає. Електричну міцність мають усі гази, у тому числі пари металів, тверді та рідкі діелектрики. При визначенні електричної міцності для виключення теплового пробою вимірювання проводяться, як правило, в імпульсному режимі, але імпульси напруги повинні бути достатньо тривалими, щоб процеси, що призводять до електричного пробою, протікали без перенапруг. Такими процесами є ударна іонізація або тунельне просочування, або те й інше. При напругах вище електричної міцності діелектрик стає провідником (коли напруженість електричного поля Е досягає пробивний Епр, електропровідність стрибкоподібно зростає). Перехід у провідний стан часто призводить до руйнування матеріалу через перегрівання. Електрична міцність у газів, порівняно з міцністю рідин та твердих діелектриків, невелика та сильно залежить від зовнішніх умов та від природи газу. Рідкі діелектрики відрізняються вищими значеннями електричної міцності,

ніж гази в нормальнихумовах. У твердих діелектриках суто електричний пробій має місце, коли виключено вплив електропровідності та діелектричних втрат, що зумовлюють нагрівання матеріалу, а також відсутня іонізація газових включень.Пробій діелектриків – це різке зростання електропровідності діелектрика в електричному полі, напруженість якого перевищує електричну міцність та утворення провідного каналу в діелектриці. Пробій діелектриків може супроводжуватися їх руйнуванням. Мінімальна додана до діелектрика напруга,

що призводить до його пробою, називають пробивною напругою Uпр. Значення пробивної напруги залежить від товщини діелектрика h та форми електричного поля, обумовленої конфігурацією електродів та самого діелектрика. Тому воно характеризує не так властивості матеріалу, скільки здатність конкретного зразка протистояти сильному електричному полю. Якщо пробій відбувся в газоподібному діелектрику, то завдяки високій рухливості молекул пробита ділянка після зняття напруги відновлює свої електричні властивості. Пробою твердих діелектриків закінчується руйнуванням ізоляції. Однак руйнування матеріалу можна попередити, обмеживши наростання струму при проби допустимою межею. Пробій діелектриків може виникати внаслідок суто електричних, теплових, а в деяких випадках і електрохімічних процесів, обумовлених

дією електричного поля. Механізми пробою діелектриків залежить і від агрегатного стану речовини.Види пробоїв у діелектриках.

Електротепловий пробою у тому , що з додатку електричного поля діелектрик розігрівається з допомогою діелектричних втрат, і з підвищенням температури електричний опір діелектрика збільшується, тобто. збільшуєтьсянаскрізний струм, а це у свою чергу призводить до розігріву діелектрика аж до того, що змінюються його механічні властивості, він розтріскується, оплавляється і таким чином, при відносній низькій напрузі може статися електротепловою пробою діелектрика. Електрохімічний пробій полягає в тому, що в діелектриках під дією електричного поля та теплоти починають відбуватися електрохімічні процеси (електроліз, іонізація, окиснення). Можливе утворення речовин із низькою електричною міцністю. Особливо цей електрохімічний пробій посилюється зі збільшенням температури та вологості.

Поверхневий пробій – це пробій газу чи рідини поблизу поверхні твердого діелектрика, тобто. Eпр твердого діелектрика не порушується, але утворення каналу, що проводить, на його поверхні істотно зменшує робочу напругу ізолятора. Щоб зменшити поверхневий пробій ізолятори роблять ребристими, що збільшує довжину розрядного шляху вздовж поверхні твердого діелектрика. На поверхні ізолятора наносять напівпровідниковий матеріал або діелектричні плівки з великим або занурюють в трансформаторне масло.

52) Нагрівостійкість діелектрика - здатність діелектрика витримувати вплив підвищеної температури протягом часу, порівнянного з терміном нормальної експлуатації, без неприпустимого погіршення його властивостей. Залежно від значень допустимих в експлуатації температур діелектрики різняться за класами нагрівальностійкості. Температурні індекси діелектричних матеріалів залежать від їх фізичних властивостей та