Электротехнические материалы Теория конструктивных материалов

Лаки — это растворы пленкообразующих веществ: смол, битумов, высыхающих масел, эфиров целлюлозы или композиций этих материалов в органических растворителях. В процессе сушки лака из него испаряются растворители, а в лаковой основе происходят физико-химические процессы, приводящие к образованию лаковой пленки. По своему назначению электроизоляционные лаки делят на пропиточные, покровные и клеящие.

Электрический пробой

Электрический пробой - разрушение диэлектрика, обусловленное ударной ионизацией электронами или разрывом связей между атомами, ионами или молекулами. Происходит за время 105 - 108 с.

Епр при электрическом пробое зависит главным образом: от внутреннего строения диэлектрика и практически не зависит:

По сравнению с воздухом, у которого Епр порядка 3 МВ/м, наибольших значений Епр при электрическом пробое у твердых диэлектриков достигает 102 - 103 МВ/м, в то время как у тщательно очищенных жидких диэлектриков составляет примерно 102 МВ/м.

Электротепловой пробой

Электротепловой (тепловой) пробой возможен, когда выделяющееся в диэлектрике за счет электропроводности или диэлектрических потерь тепло - Q1 становится больше отводимой теплоты - Q2. В результате в месте пробоя происходит прогрессирующий разогрев диэлектрика, сопровождающийся образованием узкого проплавленного канала высокой проводимости.

Если не учитывать распределение температуры по толщине диэлектрика, то можно легко получить приближенное выражение для анализа зависимости Uпр от влияния различных факторов. Для тепла, выделяющегося в диэлектрике, имеет место выражение

[BRE10A]

где
U - напряжение, приложенное к образцу диэлектрика;
[BRE10B]частота приложенного напряжения;
[BRE10I]электрическая емкость образца;
[BRE10J]тангенс угла диэлектрических потерь.

Если в диэлектрике будут только потери проводимости (неполярный диэлектрик), то

[BRE10C]

где
[BRE10D] и [BRE10E] постоянные зависящие от природы диэлектрика;
[BRE10F]температура окружающей среды (электродов);
[BRE10G]температура диэлектрика.

Количество отводимого тепла определяется равенством

[BRE11B]

где
[BRE11C]суммарный коэффициент теплоотвода от диэлектрика в окружающую среду;
[BRE11D]площадь электрода.

Из графического представления зависимости Q1 и Q2 от температуры видно, что при U1 и T1 будет устойчивое тепловое равновесие Q1=Q2, при U2, T2 и U1, T3- состояние неустойчивого теплового равновесия, при нарушении которого в результате прогрессивного разогрева диэлектрика будет тепловой пробой. Видно, что U3=Uпр.

[BRE11A]

Из условия теплового равновесия:

[BRE11E]

где Ткр соответствует температурам Т2 (для напряжения U2) и Т3 (для напряжения U1).

Тепловой пробой обычно происходит в течение 10-2-10-3 с при Епр около 10 МВ/м.

Пробой диэлектрика при тепловом пробое происходит там, где хуже всего теплоотдача.

Епр при тепловом пробое уменьшается:

при увеличении температуры;

при увеличении времени выдержки образца под напряжением;

при увеличении толщины диэлектрика из-за ухудшения теплоотвода от внутренних слоев (Uпр с увеличением толщины диэлектрика растет нелинейно).

Электрохимический пробой происходит при напряжениях меньших электрической прочности диэлектрика. Вызывается изменением химического состава и структуры диэлектрика в результате электрического старения.

Время развития этого вида пробоя 103-108 с.

Рaзличныe металлы и, кoнeчнo, сплaвы из ниx, oтнoсятся к твeрдым прoвoдникoвым материалам. Нeмнoгo рaссмoтрим свoйствa, кoтoрыe имeют твeрдыe прoвoдникoвыe материалы. Извeстнo, чтo свoбoдныe электроны являются нoситeлями электрических зaрядoв в металлах. Oни движутся бeспoрядoчнo при oтсутствии внeшнeгo электрического пoля. В oднoм oпрeдeлeннoм нaпрaвлeнии свoбoдныe электроны в прoвoдникe нaчинaют движeниe пoд дeйствиeм электрического пoля, oбрaзуя в пoслeдствии электрический ток.