Rezistența electrică a dielectricilor - Instrucțiuni metodice, secțiunea Tehnologii înalte, Știința materialelor. Tehnologia materialelor de construcție Proprietatea dielectrică pentru a rezista fie la orice alt stres electric definit.
dielectrică Proprietatea rezista la o anumită tensiune determinată de rezistența dielectrică.
Puterea electrică, Epr este intensitatea medie a câmpului electric la care are loc o defecțiune electrică. Tensiunea la care are loc o defecțiune electrică se numește "tensiune de defectare", Upr.
unde h este grosimea dielectricului (decalajul dintre electrozi, decalajul de evacuare). Tensiunea de spargere depinde de dimensiunea golului de evacuare. Odată cu creșterea distanței, tensiunea de spargere crește, iar puterea electrică scade.
Defalcarea electrică a unui dielectric se numește o creștere bruscă a conductivității electrice a unui material sub acțiunea unei anumite tensiuni, până la formarea unui canal de plasmă conductiv din punct de vedere electric. Fenomenul defectării electrice în gaze sau lichide este adesea numit "descărcare electrică", ceea ce indică descărcarea capacității între electrozii prin acest canal. Mecanismele de dezvoltare a descărcărilor în dielectrici gazoși, lichizi și solizi sunt diferite.
În cazul unei distrugeri electrice a unui decalaj mare de gaz, următoarele fenomene se dezvoltă în mod consecvent:
I. Apariția unui electron liber într-un spațiu de gaze (aleatoriu, de la un electrod metalic, ca urmare a fotoionizării unei molecule de gaz etc.)
II. Accelerarea unui electron liber de un câmp electric la o energie suficientă pentru a ioniza acesta din urmă (ionizarea cu impact) într-o coliziune cu un atom neutru.
III. Dezvoltarea avalanșei electronice ca o consecință a multiplelor acte de ionizare a șocurilor.
IV. Creșterea fluxului este un canal de plasmă conductiv format din ionii pozitivi rămași după trecerea avalanșei și încărcările negative atrase în plasmă pozitivă.
V. Transformarea unui streamer într-un lider datorită ionizării termice cauzată de trecerea unui curent capacitiv printr-un fluxator.
VI. Descărcarea principală are loc atunci când se închide golirea de evacuare a spațiului de evacuare.
La intervale mici, procesul de defalcare se poate încheia în etapele III (defalcarea avalanșelor) și IV (defalcarea cu flux, scânteie).
Rezistența electrică a gazelor depinde în principal de:
- distanța dintre electrozii (figura 4.2);
- presiune (presiunea crește sunt reduse distanța dintre moleculele. accelerează de electroni necesar, la o accelerare cale mai scurtă (numită cale medie liberă) pentru a obține aceeași energie suficientă pentru a ioniza atomul. Această energie este determinată în primul rând de finala (la momentul coliziunii vitezei de electroni). O mai mare electronul poate fi accelerat prin creșterea forței care acționează asupra acestuia - rezistența câmpului electric. Dependența experimentală a tensiunii de rupere a spațiului de gaze de pe produs presiunea de referință „p“ cu valoarea gap «h» numit curba Pasch # 279 ;. Valoarea minimă pentru tensiunea de străpungere pentru aer la ph = 0,7Pa × m este de aproximativ 330 V. În partea stângă a ph-ului valoarea indicată rezistența electrică este crescută datorită probabilității scăzute coliziuni de electroni cu molecule de gaze.);
Fig. 4.2. Dependența puterii electrice a gazelor la distanța dintre electrozii
- moleculele de afinitate ale gazului la un electron, electronegativitatea de gaz (electroni Afinitatea - este abilitatea unor atomi neutri si molecule atasati electroni suplimentari, devenind ioni negativi în gazele electronegative, constând din atomi cu o mare afinitate de electroni, b este necesar # 466; dispersarea energiei lshaya. electroni de câmp pentru a forma o avalanșă de electroni).
Puterea electrică a aerului în intervalul de 1 cm la temperatură și presiune normală este de 3 kV / mm. La o presiune de 0,3 MPa, rezistența electrică a aerului poate atinge 10 kV / mm
Rezistența electrică a SF6 (SF6, gaz electronegativ) la temperatură și presiune normală este de 8,7 kV / mm. La o presiune de 0,3 MPa, rezistența electrică a gazului SF6 poate ajunge la 20 kV / mm.
Rezistența electrică a unui dielectric lichid nu este direct legată de structura chimică a lichidului. Datorită aranjării strânse a moleculelor, mecanismul de ionizare a impactului într-un dielectric lichid nu este realizat.
Energia ionizării prin impact este de aproximativ W = 5 eV. Aceeași energie poate fi exprimată ca produs al taxei asupra intensității câmpului de electroni (q × E, forța care acționează asupra unui electron) și lungimea căii libere (# 955; ≈5 # 8729; 10 -7 metri): W = e # 8729; Ebr # 8729; # 955 ;. Dacă calculam puterea electrică din această expresie, obținem:
Rezistența electrică reală a lichidelor este (20-40) kV / mm.
Valoarea rezistenței electrice este afectată în primul rând de cantitatea de gaz din lichid și de starea suprafeței electrozilor.
Defalcarea electrică a unui dielectric lichid începe, de regulă, cu distrugerea bulelor de gaz microscopice. Din cauza constantului dielectric scăzut al gazului, tensiunea din bule este mai mare decât în lichid, iar rezistența electrică a gazului este mai mică.
Descărcările parțiale din bule (vezi 4.9) conduc la creșterea acesteia din urmă, care în cele din urmă se termină cu o defalcare a dielectricului lichid.
Principalele impurități care reduc rezistența electrică a uleiului de transformator sunt și incluziunile conductive (funingine) și apa. Și ultimul dintre impurități joacă rolul cel mai important. Apa la temperatura normală nu se amestecă cu uleiul, ci este conținută în acesta sub forma celor mai mici picături. Sub influența unui câmp electric, aceste picături de apă sunt polarizate și creează lanțuri între electrozii unui lanț cu conductivitate crescută, prin care are loc o defecțiune electrică.
Determinarea rezistenței dielectrice a dielectricilor lichide efectuate în conformitate cu descărcătoare standard cu electrozi emisferice, permițând crearea unei zone de câmp uniform defalcare electric (electrozi cu un diametru cu un ordin de mărime mai mare decât diferența de defalcare). Descărcătorul standard pentru testarea dielectricilor lichizi conține electrozi cu o suprafață sferică, distanța între care este de 2,5 mm. Tensiunea de defectare a unui ulei de transformator calitativ trebuie să depășească 50 kV și poate atinge 70 kV. (Conform teoriei ionizării impactului, tensiunea de defalcare ar trebui să fie de 2 ... 3 MV).
Rezistența electrică a unui dielectric lichid crește atunci când:
- curățarea de pe microparticule solide conductive (funingine, cărbune etc.);
- uscarea lichidului (îndepărtarea apei);
- degazarea lichidului (aspirare);
Rezistența electrică a unui dielectric solid depinde de momentul aplicării tensiunii de rupere. În momentul efectului tensiunii (din momentul în care a fost livrat la defect) și procesele fizice care apar în cadrul acestei acțiuni se disting (figura 4.3):
- Defalcarea electrică (timpul de acțiune - fracții de secundă);
- defalcare termică (timpul de expunere de la secunde la ore);
- proba sub descărcare parțială (timp de expunere de la câteva ore până la un an sau mai mult).
Fig. 4.3. Dependența tensiunii de descompunere a dielectricului solid în timp
În cazul unei defecțiuni electrice sub acțiunea tensiunii aplicate, legăturile chimice sunt rupte și substanța este transformată într-o plasmă. Rezistența electrică a unui dielectric solid este proporțională cu energia legăturilor chimice.
Dielectricile solide, de regulă, au o rezistență electrică mai mare decât cele lichide și gazoase. De exemplu:
- Polietilena ≈ 30 kV / mm.
- Clorură de polivinil ≈ 40 kV / mm.
- Izolare geam ≈ 70 kV / mm.
Motivul este o defalcare termică a încălzirii dielectrice, de multe ori din cauza pierderii dielectrice atunci când puterea de pierdere depășește puterea retrasă din dielectric.
Odată cu creșterea temperaturii, creșterea conductivității electrice (datorită creșterii numărului de purtători) și unghiul de pierderi dielectrice, ceea ce conduce la o creștere suplimentară a temperaturii și scăderea rezistenței dielectrice. Ca urmare a încălzirii, dielectricul se rupe la o intensitate mai scăzută a câmpului decât în tipul de defect electric.
Toate subiectele din această secțiune:
Normele de ordine și siguranță în timpul lucrărilor de laborator
Înainte de începerea lucrărilor de laborator studentul este obligat să se familiarizeze cu aceste reguli. Toate stațiile de laborator au instalații electrice. Și nu toate laboratoarele
Studiul fenomenului coroziunii de contact a metalelor
Obiectiv: măsurarea potențialului electrochimic al diferitelor metale în diverse medii, studierea dinamicii pe termen scurt a schimbării acestor potențiale, determinarea posibilelor diferențe potențiale
Determinarea rezistenței electrice specifice și a coeficientului de temperatură al rezistivității electrice a metalelor
Scopul acestei lucrări este de a determina rezistivitatea cuprului, a aluminiului și a oțelului în probele de fire de la aceste metale și de a stabili dependența rezistivității de temperatura.
Familiarizarea cu materiale dielectrice și măsurarea permitivității dielectrice și tangentei pierderii dielectrice
Obiectiv Pentru a obține vizual mostre următoarele materiale dielectrice: cauciuc, fibre de sticlă, pânză lacuit (grosime 0,125 mm), polimetilmetak
Histerezis de materiale feromagnetice și ferimagnetice
Scopul lucrării Scopul acestei lucrări este de a studia proprietățile magnetice ale materialelor feromagnetice, de a studia magnetizarea feromagnetilor folosind un oscilograf și
Coeficientul de temperatură al electricității specifice
rezistența și evaluarea capacității termice a unui material semiconductor - ecom Scopul muncii Scopul lucrării este datarea
Ulei de transformator și familiaritate cu parțial
descărcări într-un dielectric solid. Scopul lucrării. Efectuați experimente pentru a determina tensiunea de defectare a uleiului de transformare și a aerului și a calcula valoarea medie pentru acest lucru
Explicații generale
Lucrarea materialelor folosite pentru a crea produse electrice și instalații electrice se realizează prin expunerea simultană la câmpuri electrice și magnetice puternice, o gamă foarte largă
Rezistență electrică specifică
Rezistența electrică specifică este unul dintre parametrii care caracterizează comportamentul unei substanțe într-un câmp electric și determină numeric conductivitatea electrică a unui material. Conductor electric
Coeficientul de temperatură
Orice parametru al materialului depinde de temperatură. În cazul general, această dependență este neliniară, dar anumiți parametri într-un interval mic de temperatură pot avea o dependență liniară de temperatură
Disiparea căldurii
Transferul de căldură este schimbul de căldură între suprafața unui corp solid și mediul care vine în contact cu acesta - lichidul de răcire (lichid, gaz). Transferul de căldură se realizează prin convecție, conductivitate termică, radiantă
Permeabilitatea dielectrică
Permeabilitatea dielectrică este cel mai adesea definită ca măsură a capacității unei substanțe de a mări capacitatea unei structuri sau a unui produs electric în comparație cu capacitatea aceluiași obiect b
Pierderi dielectrice
Pierderile dielectrice sunt pierderile de energie într-un dielectric situat într-un câmp electric. Energia câmpului electric se consumă la încălzirea dielectricului. Încălzirea are loc ca rezultat al interacțiunii
Descărcări parțiale în dielectric
Descărcarea parțială, PD este o descărcare care trece prin orice zonă limitată a spațiului izolator și nu închide întreaga deschidere. Un exemplu de descărcare parțială
Curba inițială de magnetizare
Curba de magnetizare este dependența inducției din material (B) de rezistența câmpului magnetic extern (H). Curba de magnetizare este o caracteristică importantă
Coroziunea electrochimică a metalelor
Coroziunea materialului se referă la transformarea chimică a materialului (în primul rând la oxidare) care are loc cu participarea mediului extern. Coroziunea este tipică pentru materiale, compoziție și structură
A2.1. Conductivitatea electrică a semiconductorilor și a materialelor slab conductive
În orice corp, atunci când se aplică o tensiune, un curent trebuie să curgă în conformitate cu expresia care determină densitatea curentului
P2.2 Materiale rezistive
Nicrom. Dintre materialele metalice pentru rezistoare, materialele cele mai răspândite se bazează pe nichel, crom și fier, adică niromorile, și legate de ele
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: