Определение электрической прочности твёрдых диэлектриков

Основные теоретические положения

Электрическая прочность представляет собой физическую характеристику электроизоляционного материала, с помощью которой оценивается способность материала противостоять электрическому прибою, т.е. разрушению под воздействием электрического поля.

При постепенном увеличении напряжения, приложенного к образцу изолирующего материала, обнаруживается, что при определенном значении напряжения диэлектрик теряет свои изолирующие свойства. В каком-то своем участке он становится проводником и по нему протекает большой ток. Таким образом, явления пробоя сводится к местному резкому увеличению проводимости диэлектрика, которое происходит внезапно, когда напряжение, приложенное к образцу, достигает некоторого определенного, пробивного значения.

С количественной стороны электрическую прочность электроизоляционного материала определяют величиной пробивной напряженности однородного электрического поля, при которой происходит пробой. Пробивная напряженность (Е_пр) определяется величиной пробивного напряжения (U_пр), отнесенной к толщине диэлектрика (h) в точке пробоя.

где

h - толщина диэлектрика, см или мм;

U_пр - напряжение пробоя, кв;

Е_пр - напряженность пробоя, кв/см или кв/мм.

В эксплуатационных условиях электрическое поле чаще всего неоднородно, поэтому электрическую прочность находят на образцах в условиях неоднородного поля и полученное значение называют средней пробивной напряженностью. Эта величина существенно зависит от толщины образца, его площади, свойств окружающей среды. Поэтому для средней напряженности необходимо указывать еще условия испытания.

Определение электрической прочности газа

Результаты опытного измерения электрической прочности воздуха и элегаза представлены в Таблице 1.

Таблица 1 – Таблица результатов определения электрической прочности газа.

По данным Таблицы 1 построен график (Рис. 1) зависимости U_пр от давления воздуха при постоянном h=7,04 мм.

Рисунок 1 – График зависимости U_пр=f(p) воздуха.

По данным Таблицы 1 построен график (Рис. 2) зависимости U_пр от давления элегаза при постоянном h=4,02 мм.

Рисунок 2 – График зависимости U_пр=f(p) элегаза.

По данным Таблицы 1 построены графики (Рис. 3) зависимости E_пр от давления воздуха и элегаза при постоянном h.

Определение электрической прочности жидкости

Результаты опытного измерения электрической прочности трансформаторного масла и перфторуглеродной жидкости представлены в Таблице 2.

Таблица 2 – Таблица результатов определения электрической прочности жидкостей.

Определение электрической прочности твёрдых диэлектриков

Результаты опытного измерения электрической прочности твёрдых диэлектриков представлены в Таблице 3.

Таблица 3 – Таблица результатов определения электрической прочности твёрдых диэлектриков.

Вывод:

· Из график зависимости E_пр=f(p) (Рис. 3) видно, что при р=0 E_пр имеет некоторое значение, а при увеличении р сначала наблюдается резкое уменьшение значения E_пр до некоторого значения (зависит от рода газа). А затем постепенно, с ростом давления р, возрастает значение E_пр.

· Из сравнительной гистограммы (Рис. 4) следует, что самый лучший диэлектрик это – Перфторуглеродная жидкость (E_пр=49,24 кВ/мм)

· Из сравнительной гистограммы (Рис. 4) следует, что самый лучший диэлектрик среди газов это – Перфторуглеродная жидкость (E_пр=49,24 кВ/мм)

· Из сравнительной гистограммы (Рис. 4) следует, что самый лучший диэлектрик среди твёрдых диэлектриков это – Фторопласт-4 (E_пр=34,21 кВ/мм)