Пробивное напряжение и электрическая прочность

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Нормативно-правовые источники

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЛЕКЦИИ

Основные источники (литература)

1. Судебная медицина: Учебник для юридических вузов / Под общ. ред. Проф. В.Н. Крюкова. – М.: Норма, 2006.

2. Датий А.В. Судебная медицина и психиатрия: Учебник. – М.: РИОР, 2007.

1. Уголовный кодекс Российской Федерации от 1996 г.
2. Уголовно-процессуальный кодекс Российской Федерации от 2001 г.
3. Гражданский процессуальный кодекс Российской Федерации от 2002 г.
4. Федеральный закон № 323–ФЗ от 21 ноября 2011 г. «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации».

5. Федеральный закон № 73–ФЗ от 31 мая 2001 г. «О государственной судебно-экспертной деятельности в Российской Федерации» (с изм. и дополн.)

Дополнительные источники (литература)

1. Соседко Ю.И.. Судебно-медицинская экспертиза при перегревании организма. М., 2002.

2. Десятов В.П. Смерть от переохлаждения организма. Томск, 1977.

3. Назаров Г.Н., Николенко Л.П. Судебно-медицинское исследование электротравмы. М., 1992.

4. Жданова С.А. Судебно-медицинские аспекты смертельной электротравмы. М.,1973.

5. Попов В.Л., Гурочкин Ю.Ф. Судебная медицина. М., 1999.

6. Попов В.Л. Судебная медицина. СПб., 2000.

7. Самищенко С.С. Судебная медицина: Учебник для юридических вузов. М., 1996.

8. Судебная медицина: Учебник для вузов / Под редакцией В.В. Томилина. М., 1996.

9. Акопов В.И. Судебная медицина: Практическое пособие для юристов и врачей – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд.-торг. корп. «Дашков и Ко», 2006.

10. Акопов В.И. Судебная медицина в вопросах и ответах: Справочник-пособие для юристов и врачей. Ростов н/Д.: Изд-во «Феникс», 1998.

11. Волков В.Н., Датий А.В. Судебная медицина: Учебник. — М., 2000.

Минимальное напряжение U_пр, приложенное к диэлектрику, и приводящее к образованию в нем проводящего канала, называется пробивным напряжением. В зависимости от того замыкает канал или нет оба электрода пробой может быть полным, неполным или частичным. У твердых диэлектриков возможен также поверхностный пробой, после которого повреждается поверхность, образуя так называемый трекинг, науглероженный след на органических диэлектриках. Отношение импульсного пробивного напряжения к его статическому больше единицы и называется коэффициентом импульса. Зависимость пробивного напряжения от времени приложения напряжения называют кривой жизни электрической изоляции. Снижение U_пр от времени происходит из-за электрического старения изоляции - необратимых процессов под действием тепла и электрического поля. Электрической прочностью называют напряженность электрического поля при пробое изоляции в однородном электрическом поле E_пр=U_пр/h, где E_пр, В/м, U_пр - пробивное напряжение, В, h - толщина диэлектрика, м. Кроме В/м электрическую прочность часто выражают в МВ/м или кВ/мм. Соотношение между этими единицами такое: 10⁶ В/м = 1 МВ/м = 1 кВ/мм.

Электрический пробой - разрушение диэлектрика, обусловленное ударной ионизацией электронами или разрывом связей между атомами, ионами или молекулами в течение 10 ^-5-10 ^-6 с. E_пр при электрическом пробое зависит главным образом от внутреннего строения диэлектрика и практически не зависит от температуры, частоты приложенного напряжения, геометрических размеров образца, вплоть до толщин 10 ^-4-10 ^{-5 см. По сравнению с воздухом, у которого E} _пр» 3 МВ/м, наибольших значений при электрическом пробое достигает E_пр у твердых диэлектриков - 10²-10³ МВ/м, в то время как у тщательно очищенных жидких диэлектриков составляет примерно 10² МВ/м.

7.2. 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 U_пр от влияния различных факторов. Пусть

Q₁ = U ² ω C tgδ (1)

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

tgδ = tgδ₀ exp[a(T- T₀)],

где а и tgδ₀ зависят от природы диэлектрика,

Т₀ - температура окружающей среды (электродов),

T - температура диэлектрика.

Количество отводимого тепла определяется равенством

Q₂ = 2σS(T- T₀) (2)

где σ - суммарный коэффициент теплоотвода от диэлектрика в окружающую среду,

S - площадь электрода.

рис. 4.1

Из графического представления зависимости Q₁ и Q₂ от температуры (рис. 4.1) 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 = U_пр. Из условия теплового равновесия

U_пр = Ö 2σ S (Tкр-To)/(2π f C tgδo) • exp[-a(Tкр-To)/2], (3)

где T_кр соответствует температуры T₂ и T₃.

Тепловой пробой обычно происходит в течение 10 ^-2 -10 ^-3 с, а E_пр около 10 МВ/м.

Пробой диэлектрика при тепловом пробое происходит там, где хуже всего теплоотдача. E_пр при тепловом пробое уменьшается: при увеличении температуры, времени выдержки образца под напряжением; при увеличении толщины диэлектрика из-за ухудшения теплоотвода от внутренних слоев (U_пр 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 - 10⁸с.

Дата добавления: 2014-01-13