|
|
|
Главная --> Справочник терминов Переменном напряжении Поведение диэлектрика в переменном электрическом поле обусловлено его поляризацией, величина и направление которой изменяются вслед за изменением напряженности электрического поля. Поскольку величина диэлектрической постоянной обусловлена поляризацией полимера в электрическом поле, большие ее значения характерны для полярных полимеров, к числу которых из эластомеров относят полихлоропрены, бутадиен-нитрильные и фторкаучуки. триков в переменном электрическом поле для удобства математической об-работки и физической интерпретации I вводится понятие комплексной или Рис. VII. 1. Векторная диаграм- обобщенной диэлектрической про-ма тока и напряжения для не- ницаемости, равной: идеального диэлектрика. „* — „' г ,•„" Для большинства полимеров справедливо следующее соотношение между диэлектрической проницаемостью и абсолютной диэлектрической восприимчивостью: е=1+&а. При описании поведения диэлектриков в переменном электрическом поле для удобства математической обработки и физической интерпретации вводится В переменном электрическом поле, характеризующемся частотой v, - Тепловой пробой наступает вследствие прогрессивно нарастающего выделения тепла в дилектрике за счет диэлектрических потерь. Образующееся тепло повышает локальную проводимость, что способствует еще большему нагреву. Так как диэлектрики являются плохими проводниками тепла, нагревание протекает лавинообразно и приводит к тепловому пробою. Высокая начальная температура и большая толщина исследуемых образцов также способствуют его возникновению. Если диэлектрик находится в переменном электрическом поле высокой частоты, то вероятность теплового пробоя возрастает в результате повышенного выделения тепла. . '••'''*"!"Л Поведение полипропилена как диэлектрика в переменном электрическом поле во многом сходно с поведением полимера при воздействии на него динамической механической нагрузки. Индуцированные диполи звеньев цепей ориентируются по мгновенному направлению поля, в большей или меньшей степени отставая при этом от возбуждающей силы. Характеристикой этого запаздывания служит тангенс угла диэлектрических потерь (tg6), который в зависимости от частоты поля и температуры проходит через несколько максимумов. Это связано с подвижностью характеристических структурных групп. В областях, где собственная частота колебаний кинетических единиц близка к частоте переменного электрического поля, коэффициент диэлектрических потерь принимает максимальное значение. При более низких частотах поля диполи ориентируются достаточно быстро, при более же высоких частотах возбуждающая сила изменяется настолько быстро, что диполи не успевают ориентироваться. В обоих случаях коэффициент диэлектрических потерь уменьшается. Для прохождения переменного электрического тока не требуется переноса активных центров, а достаточно небольших колебаний зарядов вблизи некоторого положения равновесия. При этом возникают так называемые токи смещения. Для описания поведения диэлектриков в таком переменном электрическом поле при отсутствии резонанса диэлектрическая проницаемость характеризуется показателем, который называется комплексной или обобщенной диэлектрической проницаемостью е*: С ростом температуры электрическая прочность полимеров в переменном электрическом поле при любом механизме пробоя снижается: сначала (до Гс или ТП„) незначительно, а в области Тс или Тп происходит ее резкое уменьшение. В постоянном электрическом иоле в области Гс иногда наблюдается максимум ЕПр, обусловленный днпольной поляризацией, ослабляющей напряженность приложенного поля. Аналогия, замеченная Александровым и Лазуркиным [107], .подтверждается зависимостью (VI. 15) для больших растяжений макромолекулы. Ими было показано, что быстропеременная деформация полимерной сетки подчиняется по существу тем же законам, что и электрический момент диэлектрика с жесткими диполями в переменном электрическом поле. Электрическую релаксацию полимеров можно наблюдать как в постоянном, так и в переменном электрическом поле. При включении постоянного электрического поля в полимере возникает ток, уменьшающийся со временем (ток поляризации). По установлении в диэлектрике дипольной поляризации ток перестает зависеть от времени и тогда по остаточному току можно определить электрическую проводимость полимера Y. зависимость которой от температуры описывается выражением: Во-первых, полимер обязательно должен быть полярен. Но это немедленно вызывает «во-вторых». Например, многие хорошие изоляторы для постоянного тока начинают проводить в случае переменного, даже не очень высокой частоты. Классическим в этом смысле объектом является поливинилхлорид. В то время как диссипация механической энергии за счет внутреннего трения в нем происходит по тем же законам, что в других гибкоцепных полимерах примерно той же гибкости, в переменном электрическом поле возникает совершенно иная ситуация. Невозможность свободного движения дипольных участков повторяющихся звеньев «в такт» полю приводит к гораздо более сильному саморазогреву, чем при диссипации механической энергии. Начинается химическая деградация, появляется ионная проводимость, и диэлектрик перестает быть изолятором. Это касается его использования, а при исследовании возникает ряд a priori неучитываемых обратных связей, резко ограничивающие область ТВЭ малыми частотами — подчас даже ниже 50 Гц. ала электродов. Электрическая прочность при переменном напряжении меньше, чем при постоянном. Рис. 9.1. Схема установки для определения электрической прочности при переменном напряжении: Экспериментальная установка. Универсальная пробойная установка УПУ-1 предназначена для испытаний электрической прочности электроизоляционных материалов при постоянном и переменном напряжении, а также для оценки порядка величины сопротивления изоляции испытываемых деталей. Принципиальная схема установки для определения электрической прочности при переменном напряжении приведена на рис. 9.1, а при постоянном напряжении — на рис. 9.2. при переменном напряжении 50 Гц и толщине образца 1 мм, МВ/м переменном напряжении Электрическая прочность при переменном напряжении 50 Гц и толщине образца 1 мм, МВ/м ческом поле, В зависимости от вида напряжения, прикладываемого к диэлектрику, различают электрическую прочность при постоянном и переменном напряжении, в однородном и неоднородном полях, .а в зависимости от продолжительности действия напряжения — кратковременную и длительную Наиболее изучена электрическая прочность в однородных полях, поэтому она н будет рассмотрена ниже. Значения Епр, определенные при переменном напряжении, меньше Енр при постоянном напряжении. Кратковременная электрическая прочность — это напряженность электрического поля при пробое в условиях постепенного повышения напряжения с заданной скоростью (~ 1—2 кВ/с). Длительная электрическая прочность — это напряженность электрического поля при пробое при заданном времени выдержки под напряжением или рремя жизни (т*) диэлектрика при заданных значениях напряженности электрического поля В однородном электрическом поле электрическая прочность равна отношению пробивного напряжения и„Р к толщине диэлектрика Н: Егр —{Упр//г. Тепловой пробой характерен для материалов, сильно разо-гречающихся при приложении электрического поля. Вследствие нагрева растет проводимость и образец разогревается до тех пор, пока в каком-нибудь (наиболее дефектном) месте не произойдет пробой. Степень разогрева зависит также от диэлектрических потерь и эффективности отвода тепла и наиболее значительна при переменном напряжении. Поскольку днэлек-три 1еские потери максимальны при переменном напряжении в области довольно высоких температур и частот, то вероятность теплового пробоя наибольшая в этих условиях. Электрический пробой вследствие газовых разрядов происходит в диэлектриках, имеющих микродсфекты в виде полостей, наполненных газом, например воздухом (внутренний пробой), или в случае неплотного прилегания электродов к поверхности образцов (внешний пробой). Электрическая прочность газов ниже электрической прочности твердых диэлектриков, поэтому мри приложении высокого напряжения в первую очередь происходит электрический разряд в зазоре электрод — диэлектрик и в полостях внутри диэлектрика. Напряженке пробоя в газах определяется размером зазора и плотностью газа при постоянной плотности (Л,р снижается с увеличением зазора и размеров микродефсктов. При разряде развивается высокая температура и выделяется озон, что является причиной деструкции диэлектрика и приводит к снижению пробивного напряжения. Особенно опасны внутренние газовые пробои, приводящие к возникновению разветвленных эрозионных каналов от полости к электроду. Влияние разрядов на прочность диэлектрика наиболее существенно при переменном напряжении.  Получения промежуточных Повышенные температуры Повышенных скоростях Повышенным давлением Повышенная чувствительность Повышенная реакционная Повышенная устойчивость Повышенной химической Повышенной кислотности |
- |
Навигация