Преподаватель предмета "Материалы и компоненты" и иных близких предметов электротехнических специальностей в ходе экзамена или зачета по блоку тем «Диэлектрики» может задать ряд уточняющих вопросов:
Основное условие возникновения пробоя #диэлектрика?
В характеристиках всех диэлектриков присутствует допустимое значение прилагаемого к слою напряжения. Если прилагаемый ток по величине напряжения выше величины данного параметра, наблюдается пробой диэлектрика через возникший сквозной канал.
Пробой сопровождается в зависимости от мощности источника тока возникновением либо искрения, либо электрической дуги, а также разрушающим воздействием.
Диэлектрик в месте пробоя может растрескаться, оплавиться, обгореть и пр. На процесс оказывают существенное влияние наличие примесей, дефектов структуры и прочие факторы.
Чем опасен #пробой диэлектрика?
Диэлектрики применяются в качестве изоляционных материалов электротехнического оборудования, проводов и кабелей.
Их разрушение в результате пробоя может вывести из строя как отдельный провод, кабель и какое-либо устройство, так и привести к серьезной масштабной аварии, часто сопровождаемой возникновение пожара.
Что такое коэффициент запаса изоляционного слоя?
Изоляция характеризуется величинами пробивного Uпр и рабочего U раб напряжений. Значение первого должно быть намного выше второго, а отношение Uпр/ Uраб называется коэффициентом запаса диэлектрика.
Чем выше Кзап, тем более защищен кабель или устройство от пробоя. Надежность будет выше.
Uпр находится в прямой зависимости от толщины находящегося под напряжением слоя. Следует также иметь ввиду, что вид материала влияет на значение пробивного напряжения.
Сколько и какие #виды пробоя твердых диэлектриков существуют?
У твердых изоляционных материалов может возникать какой-либо один из 4-х видов пробоя:
- макроскопических диэлектриков однородной структуры;
- диэлектриков неоднородной структуры;
- термический;
- электрохимический.
Каким образом ударная #ионизация влияет на процесс пробоя диэлектриков?
Суть ударной ионизации как твердых, так и иных диэлектриков, проявляется возникновением все новых и новых высвобожденных электронов. Находящиеся в межпространстве атомов и молекул свободные электроны под воздействием электрического поля с большим напряжением ударяясь выбивают новые ранее связанные электроны.
В результате возникает лавина частиц и под ее воздействием через некоторое время (более 10-8…10-7 с) формируются условия пробоя.
Каковы отличия процессов пробоя в однородном и неоднородном диэлектрике?
Если площадь электродов невелика, то электрическая прочность как в однородном, так и неоднородном диэлектрике разнится по величине очень незначительно.
В случае большой площади электродов Епр однородного диэлектрика будет существенно выше, чем у неоднородного. И причиной является наличие влияющих на неоднородность структуры дефектов.
Чем плотнее структура, тем более надежным является диэлектрик. Газовые включения существенно увеличивает риски пробоя.
По какой причине возникает термический иначе #тепловой пробой?
Электрическая изоляция греется не только за счет прохождения тока по находящемуся внутри кабеля проводнику, но и из-за наличия диэлектрических потерь кабеля.
Электрики в ходе монтажа и обслуживания должны обеспечивать хороший отвод тепла, иначе при нарушении необходимого теплоотвода появляются условия для снижения электрической прочности диэлектрика, расплавления и теплового пробоя.
Зависимость электротеплового пробоя от частоты и t-ры можно наблюдать на следующем графике:
Каковы особенности электрохимического пробоя органических и неорганических диэлектриков?
Электрохимический пробой в отличие от иных видов пробоя развивается медленно и связан с процессами старения изоляционных материалов, которые сопровождаются происходящими в них химическими изменениями под воздействием электрического поля.
Механизмы старения органических диэлектриков иные, чем в неорганических изоляционных материалах.
Во-первых, у них разная интенсивность старения на постоянном и переменном напряжении.
В органических изоляторах под действием переменного электрического поля образуются дендриты с накапливающимся внутри ветвящихся ответвлений проводящим ток газом. В конце концов дендритов становится очень много по всей толще диэлектрика. Пробой изоляции вызывается замыканием между электродами, газ, который находится внутри каналов, создает условия для этого.
Неорганические изоляционные материалы с большой интенсивностью стареют под действием постоянного напряжения. Под его действием осуществляется перенос ионов, приводящий со временем к изменению химического состава диэлектрического материала и как следствие к уменьшению Епр. В определенный момент наступает пробой.