Тема урока. Газообразные диэлектрики.
Диэлектрики это вещества, основным электрическим свойством которых является способность поляризоваться в электрическом поле.
По агрегатному состоянию диэлектрики могут быть газообразными, жидкими, твёрдыми.
В зависимости от химического состава диэлектрические материалы подразделяются на органические и неорганические.
Воздух − смесь азота, кислорода и инертных газов. Играет роль изолирующей и охлаждающей среды во многих электрических установках.
На воздушных электрических линиях, в распределительных устройствах, в коммутационной аппаратуре и других электрических изделиях воздух является единственной изоляцией между неизолированными проводами. Иногда в слое воздуха, непосредственно соприкасающемся с поверхностью проводов высокого напряжения, наблюдается светлое фиолетовое свечение – электрическая корона, которое сопровождается характерным шипением. Электрическая корона возникает при ухудшении электроизоляционных свойств воздуха или при воздействии на воздух повышенного напряжения и вызывает потери энергии.
Воздух может находиться в твёрдой и жидкой изоляции электрооборудования при плохой пропитке изоляции и очистке пропитывающего материала. В этом случае могут произойти разрядные процессы при высоких напряжениях электрического поля. Кроме того, воздух, содержащий кислород, способствует возникновению окислительных процессов в других материалах.
Элегаз − гексафторид серы (шестифтористая сера). Электрическая прочность в 2,5 раза больше, чем у воздуха. Применяется как изолирующий и дугогасящий материал при изготовлении кабелей, конденсаторов и высоковольтных выключателей. Элегазовые кабели не горючи, хорошо охлаждаются, имеют малую электрическую ёмкость. Элегазовые выключатели имеют высокие дугогасящие свойства и малые габариты.
Недостаток - высокая стоимость. Поэтому для удешевления изделий элегаз часто используют в смеси с азотом или фреоном.
Азот − в чистом виде используется как изолирующая среда в высоковольтных конденсаторах и электровакуумной технике, а также как защитная среда (микроэлектроника, трансформаторы).
Водород − главное достоинство - высокая теплопроводность - в 6 раз выше, чем у воздуха.
Используется как охлаждающая среда мощных электрических машин. Применение водородного охлаждения снижает вентиляционные потери, увеличивает срок службы твёрдой изоляции вследствие отсутствия окислительных процессов.
Недостаток − в смеси с кислородом воздуха может образовывать взрывоопасную смесь.
Инертные газы − аргон, гелий, ксеон, неон. Эти газы имеют очень низкий потенциал ионизации, поэтому их электрическая прочность низкая. Применяют их в технике слабых токов и газоразрядных приборах.
: 
Пробой газов
Развитие процесса ударной ионизации в газе приводит к пробою данного объема газа (точка П на рис. 91). В момент пробоя газа ток в нем резко возрастает, а напряжение стремится к нулю. Пробой газа происходит в виде искрового разряда, т. е. светящихся помещенных в газовой среде (рис. 92).
Рис. 92. Искровой разряд в воздухе между металлическими шарами диаметром 800 мм
искр, соединяющих поверхности металлических электродов,
Явление пробоя газообразных диэлектриков в однородном * электрическом поле выражается формулой (закон Пашена):
Uпр = A ph., (44)
где Уnp — пробивное напряжение слоя газа; р — давление газа; h — расстояние между электродами в газе; А — величина, зависящая от давления газа (Р) и толщины слоя газа (/г).
* Однородным электрическим полем называется такое поле, во всех точках которого силы электрического поля (напряженности Е) равны между собой, а плотность силовых линий всюду одинакова.
Пробой газов
Развитие процесса ударной ионизации в газе приводит к пробою данного объема газа (точка П на рис. 92). В момент пробоя газа ток в нем резко возрастает, а напряжение стремится к нулю. Пробой газа происходит в виде искрового разряда, т. е. светящихся помещенных в газовой среде (рис. 92).
Рис. 92. Искровой разряд в воздухе между металлическими шарами диаметром 800 мм
искр, соединяющих поверхности металлических электродов,
Явление пробоя газообразных диэлектриков в однородном * электрическом поле выражается формулой (закон Пашена):
Uпр = A ph., (44)
где Уnp — пробивное напряжение слоя газа; р — давление газа; h — расстояние между электродами в газе; А — величина, зависящая от давления газа (Р) и толщины слоя газа (/г).
* Однородным электрическим полем называется такое поле, во всех точках которого силы электрического поля (напряженности Е) равны между собой, а плотность силовых линий всюду одинакова.
Следует заметить, что электрическая прочность любого из газообразных диэлектриков меньше электрической прочности жидких и твердых диэлектриков. Поэтому расстояния между голыми металлическими частями, находящимися под высоким напряженней в воздухе, всегда выбираются несколько большими по сравнению с расстояниями в жидкой или твердой изоляции.
Домашнее задание изучить тему. Записать в тетради: какими свойствами обладают газообразные диэлектрики. Повторить изученный материал.