Диэлектрические потери в газах

Природа потерь в диэлектрических материалах различна в зависимости от состояния вещества: газообразного, жидкого, твердого.

Если напряженность поля лежит ниже значения, необходимого для развития ударной ионизации молекул газа, то диэлектрические потери в нем очень малы. В этом случае газ можно практически рассматривать как идеальный диэлектрик.

Источником диэлектрических потерь газа может быть в основном только электропроводность, так как ориентация дипольных молекул газов при их поляризации не сопровождается диэлектрическими потерями. Как известно, все газы отличаются весьма малой электропроводностью, и тангенс угла диэлектрических потерь у них ничтожно мал, особенно при высоких частотах.

Удельное объемное сопротивление газов составляет порядка 10¹⁶ Ом·м, , а tgd при f =50 Гц (при отсутствии ионизации)–менее 4·10^-8 .

При высоких напряжениях и чаще всего в неоднородном поле, когда напряженность его в отдельных местах начинает превышать некоторое критическое значение, молекулы газа ионизируются. Они ионизируются в результате неупругих столкновений с электронами и ионами, накопившими под воздействием поля достаточную кинетическую энергию. При этом кинетическая энергия заряженных частиц часто расходуется на ионизацию молекул.

При высоких частотах и напряжении, превышающем ионизационное значение, потери в газах возрастают настолько, чтоможет произойти разогрев изделий с газовой изоляцией и их разрушение.

Ионизационные потери могут быть дополнительным механизмом диэлектрических потерь для твердого диэлектрика, содержащего газовые включения. Ионизация газа в таких включениях особенно интенсивно происходит при радиочастотах. На рис. 2.3.2. показано влияние наличия газовых включений на характер изменения tgd с увеличением напряжения. При возрастании напряжения свыше U_П (начало ионизации) tgd растет; при U>U₁, когда газ во включениях уже ионизирован и энергия на процесс больше не затрачивается, tgd уменьшается.

Кривую tgd = F(U) часто называют кривой ионизации.

Ионизация газа, заполняющего закрытые поры в твердой изоляции, нередко приводит к ее пробою.

Ионизация воздуха сопровождается образованием озона и окислов азота, что вызывает химическое разрушение органической изоляции, содержащей газовые включения. Тепло, выделяющееся вследствие ионизационных потерь, особенно опасно для неорганических диэлектриков с

Рис. 2.3.2. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь tgd твердой изоляции с воздушными включениями от напряжения U

закрытыми порами, так как может вызвать местный перегрев изделий и их разрушение.

Дата добавления: 2014-01-20