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介電強度試驗機有哪些理論知識

更新時間:2022-04-18      點擊次數(shù):1766

介電強度試驗機有哪些理論知識

一、介質(zhì)在電場中的破壞 

1. 概念 

介質(zhì)的擊穿:外加電場強度超過某一臨界值時,材料中形成 或存在電荷順利通過的擊穿“隧道",使材料破壞,介質(zhì)由 介電狀態(tài)變?yōu)閷щ姞顟B(tài)的現(xiàn)象。 

介電強度:使介質(zhì)發(fā)生擊穿的臨界電場強度。

2. 電擊穿 

固體介質(zhì)電擊穿的碰撞理論: 

?強電場作用下,固體導帶中因冷或熱發(fā)射存在一些電子, 這些電子被加速,獲得動能; 

?高速電子與晶格振動相互作用,把能量傳遞給晶格; 

?一定溫度和場強下平衡時,固體介質(zhì)有穩(wěn)定的電導; 

?當電子從電場中獲得能量大于傳遞給晶格振動能量時, 電子動能越來越大; 

?大到一定值,電子與晶格振動的相互作用導致電離產(chǎn)生新電子,使電子數(shù)目迅速增加,電導進入不穩(wěn)定狀態(tài), 發(fā)生擊穿。

3. 熱擊穿 

熱擊穿的本質(zhì): 

?處于電場中的介質(zhì),由于介質(zhì)損耗而受熱; 

?當外加電壓足夠高時,散熱和發(fā)熱從平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)入非平 衡狀態(tài); 

?若發(fā)熱量比散熱量多時,熱量就在介質(zhì)內(nèi)部聚集,使介 質(zhì)溫度升高; 

?溫度升高又導致電導率和損耗的進一步增加,介質(zhì)的溫 度將越來越高,直至出現(xiàn)破壞

二、無機材料的擊穿 

1. 不均勻介質(zhì)中的電場分配 

假設不均勻介質(zhì)結(jié)構由兩層介質(zhì)組成,在系統(tǒng)上加直流電壓 U,利用串聯(lián)模型導出:

image.png

2. 電離擊穿 

?材料中存在氣孔,導致均勻性降低; 

?氣體的電導率和介電常數(shù)很小,加上電壓后電場較高, 而氣體本身抗電強度比固體介質(zhì)低得多; 

?發(fā)生強烈的氣體放電,即電離,產(chǎn)生大量的熱量; 

?氣孔附近局部區(qū)域強烈過熱,在材料內(nèi)部形成相當高的 內(nèi)應力; 

?當熱應力超過一定限度時,材料喪失機械強度而發(fā)生破 壞,以致介電強度喪失,造成擊穿; 

?這種擊穿稱為電-機械-熱擊穿。

介電強度與樣品的尺寸有關:樣品尺寸減小,在一定應力下, 存在可導致材料擊穿的缺陷相應減小。 

電壓老化或化學擊穿:大量的氣孔放電,在介質(zhì)內(nèi)部引起不 可逆的物理化學變化,使介質(zhì)擊穿電壓下降。

image.png

3. 表面放電和邊緣擊穿 

(1) 表面放電: 

?固體材料常處于氣體媒介中,擊穿時介質(zhì)本身未擊穿, 但有火花掠過它的表面。 

(2) 邊緣擊穿: 

?電極邊緣常常電場集中,因而擊穿常在電極邊緣發(fā)生。


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