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              介電強度試驗機有哪些理論知識

              發布時間:2022-04-18      點擊次數:183

              介電強度試驗機有哪些理論知識

              一、介質在電場中的破壞 

              1. 概念 

              介質的擊穿: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,介質由 介電狀態變為導電狀態的現象。 

              介電強度:使介質發生擊穿的臨界電場強度。

              2. 電擊穿 

              固體介質電擊穿的碰撞理論: 

              ?強電場作用下,固體導帶中因冷或熱發射存在一些電子, 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,固體介質有穩定的電導; 

              ?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生新電子,使電子數目迅速增加,電導進入不穩定狀態, 發生擊穿。

              3. 熱擊穿 

              熱擊穿的本質: 

              ?處于電場中的介質,由于介質損耗而受熱; 

              ?當外加電壓足夠高時,散熱和發熱從平衡狀態轉入非平 衡狀態; 

              ?若發熱量比散熱量多時,熱量就在介質內部聚集,使介 質溫度升高; 

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

              二、無機材料的擊穿 

              1. 不均勻介質中的電場分配 

              假設不均勻介質結構由兩層介質組成,在系統上加直流電壓 U,利用串聯模型導出:

              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低得多; 

              ?發生強烈的氣體放電,即電離,產生大量的熱量; 

              ?氣孔附近局部區域強烈過熱,在材料內部形成相當高的 內應力; 

              ?當熱應力超過一定限度時,材料喪失機械強度而發生破 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,在介質內部引起不 可逆的物理化學變化,使介質擊穿電壓下降。

              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生。


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