유전체 강도

유전체 강도는 유전체가 적용된 전압을 견디는 능력을 결정합니다. 따라서, 유전체의 전기적 강도는 유전체에서 절연 파괴가 일어나는 전계 강도 Epr의 평균값으로 이해된다.

유전체의 전기적 파괴는 주어진 물질에 적용된 전압의 작용으로 주어진 물질의 전기 전도도가 급격히 증가하는 현상으로, 이후에 전도성 플라즈마 채널이 형성됩니다.

액체 또는 기체의 전기적 고장은 전기 방전이라고도 합니다. 실제로 그러한 방전이 형성됩니다. 커패시터 방전 전류항복 전압이 인가되는 전극에 의해 형성된다.

이와 관련하여 항복 전압 Upr은 전기적 항복이 시작되는 전압이므로 다음 공식을 사용하여 절연 내력을 찾을 수 있습니다(여기서 h는 분해할 샘플의 두께임).

EPR = UNC/시간

명백히 특정 경우의 항복 전압은 고려되는 유전체의 절연 강도와 관련이 있으며 전극 사이의 간격 두께에 따라 달라집니다.따라서, 전극 사이의 간격이 커질수록 항복 전압 값도 커진다. 액체 및 기체 유전체에서 파괴 중 방전의 발생은 다양한 방식으로 발생합니다.

기체 유전체의 유전체 강도

이온화 — 중성 원자를 양이온 또는 음이온으로 변환하는 과정.

가스 유전체의 큰 틈을 분해하는 과정에서 여러 단계가 차례로 이어집니다.

1. 금속 전극에서 직접 또는 우발적으로 가스 분자의 광 이온화 결과로 가스 갭에 자유 전자가 나타납니다.

2. 간극에 나타나는 자유전자는 전기장에 의해 가속되고 전자의 에너지는 증가하여 결국 중성원자와 충돌시 이온화하기에 충분해진다. 즉, 충격 이온화가 발생합니다.

3. 많은 충격 이온화 작용의 결과로 전자 사태가 형성되고 발전합니다.

4. 스트리머가 형성됩니다. 전자의 눈사태가 통과한 후 남겨진 양이온과 이제 양전하를 띤 플라즈마로 끌어당겨지는 음이온에 의해 형성된 플라즈마 채널입니다.

5. 스트리머를 통과하는 용량성 전류는 열 이온화를 일으키고 스트리머는 전도성이 됩니다.

6. 방전 갭이 방전 채널에 의해 닫히면 주 방전이 발생합니다.

방전 갭이 충분히 작으면 방전 프로세스는 이미 눈사태 고장 단계 또는 스 트리머 형성 단계-스파크 단계에서 끝날 수 있습니다.

가스의 전기적 강도는 다음에 의해 결정됩니다.

• 전극 사이의 거리;

• 뚫을 가스의 압력;

• 전자에 대한 가스 분자의 친화력, 가스의 전기 음성도.

압력 관계는 다음과 같이 설명됩니다. 가스의 압력이 증가하면 분자 사이의 거리가 감소합니다. 가속하는 동안 전자는 원자를 이온화하기에 충분한 훨씬 더 짧은 자유 경로로 동일한 에너지를 획득해야 합니다.

이 에너지는 충돌하는 동안 전자의 속도에 의해 결정되며, 전기장에서 전자에 작용하는 힘, 즉 그 강도로 인해 가속도가 발생하여 속도가 발생합니다.

Paschen 곡선은 전극 사이의 거리와 압력 p * h의 곱에 대한 가스의 항복 전압 Upr의 의존성을 보여줍니다. 예를 들어 p * h = 0.7 Pascal * 미터의 공기의 경우 항복 전압은 약 330V입니다. 이 값 왼쪽의 항복 전압 증가는 전자가 가스 분자와 충돌할 확률이 감소하기 때문입니다.

전자 친화력은 일부 중성 분자와 기체 원자가 추가 전자를 부착하여 음이온이 되는 능력입니다. 전자 친화도가 높은 원자를 가진 기체에서, 전기 음성 기체에서 전자는 눈사태를 형성하기 위해 큰 가속 에너지가 필요합니다.

정상적인 조건, 즉 상온 및 상압에서 1cm의 간격에서 공기의 절연 내력은 약 3000V / mm이지만 0.3MPa (평소보다 3 배 이상)의 압력에서는 같은 공기의 절연 내력은 10,000V/mm에 가까워집니다. 음전하성 가스인 SF6 가스의 경우 정상 조건에서의 절연 내력은 약 8700 V/mm입니다. 그리고 0.3 MPa의 압력에서 20,000 V/mm에 도달합니다.

액체 유전체의 유전체 강도

액체 유전체의 경우 유전체 강도는 화학 구조와 직접적인 관련이 없습니다. 그리고 액체의 부패 메커니즘에 영향을 미치는 주요 요인은 가스와 비교하여 분자 배열이 매우 가깝다는 것입니다. 기체 특성인 충격 이온화는 액체 유전체에서는 불가능합니다.

충격 이온화 에너지는 약 5eV이며, 이 에너지를 전계 강도, 전자 전하, 약 500나노미터인 평균 자유 경로의 곱으로 표현한 다음 이로부터 유전 강도를 계산하면 10,000,000 V/mm를 얻으며 액체의 실제 전기 강도는 20,000 ~ 40,000 V/mm입니다.

액체의 유전 강도는 실제로 해당 액체의 가스 양에 따라 달라집니다. 또한 절연 내력은 전압이 인가되는 전극 표면의 상태에 따라 달라집니다. 액체로의 분해는 작은 기포의 분해로 시작됩니다.

가스는 유전 상수가 훨씬 낮기 때문에 기포의 전압은 주변 액체보다 높은 것으로 판명되었습니다. 이 경우 가스의 절연 내력이 낮아집니다. 기포 방전은 기포 성장으로 이어지고 결국 기포의 부분 방전 결과 액체 분해가 발생합니다.

불순물은 액체 유전체의 고장 발생 메커니즘에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 변압기 오일을 고려하십시오. 전도성 불순물인 그을음과 물은 유전 강도를 감소시킵니다. 변압기 오일.

일반적으로 물은 기름과 섞이지 않지만 전기장의 영향으로 기름에 있는 가장 작은 물방울이 분극되어 주변 기름에 비해 전기 전도도가 증가한 회로를 형성하고 그 결과 회로를 따라 기름 고장이 발생합니다.

실험실 조건에서 액체의 유전 강도를 결정하기 위해 반경이 그들 사이의 거리보다 몇 배 더 큰 반구형 전극이 사용됩니다. 전극 사이의 간격에 균일한 전기장이 생성됩니다. 일반적인 거리는 2.5mm입니다.

변압기 오일의 경우 항복 전압은 50,000볼트 이상이어야 하며 최상의 샘플은 80,000볼트의 항복 전압 값에서 다릅니다. 동시에 충격 이온화 이론에서 이 전압은 2,000,000 - 3,000,000볼트여야 한다는 것을 기억하십시오.

따라서 액체 유전체의 절연 내력을 높이려면 다음이 필요합니다.

• 석탄, 그을음 등과 같은 고체 전도성 입자에서 액체를 청소하십시오.

• 유전체 유체에서 물을 제거하십시오.

• 액체를 소독합니다(비우기).

• 유체 압력을 높입니다.

고체 유전체의 유전체 강도

고체 유전체의 절연 내력은 항복 전압이 인가되는 시간과 관련이 있습니다. 그리고 전압이 유전체에 인가되는 시간과 그 시간에 발생하는 물리적 프로세스에 따라 다음을 구분합니다.

• 전압이 가해진 후 몇 초 안에 발생하는 전기 고장;

• 몇 초 또는 몇 시간 안에 발생하는 열 붕괴;

• 부분 방전으로 인한 고장, 노출 시간이 1년 이상일 수 있습니다.

고체 유전체의 파괴 메커니즘은 물질이 플라즈마로 변환되는 인가 전압의 작용 하에서 물질의 화학 결합이 파괴되는 것으로 구성됩니다. 즉, 고체 유전체의 전기적 강도와 화학 결합 에너지 사이의 비례성에 대해 이야기할 수 있습니다.

고체 유전체는 종종 액체 및 기체의 유전 강도를 초과합니다. 예를 들어 절연 유리의 전기 강도는 약 70,000V/mm, 폴리염화비닐은 40,000V/mm, 폴리에틸렌은 30,000V/mm입니다.

열 파괴의 원인은 다음으로 인한 유전체 가열에 있습니다. 유전 손실전력 손실 에너지가 유전체에 의해 제거된 에너지를 초과할 때.

온도가 높아질수록 캐리어 수가 증가하고 전도성이 증가하며 손실각이 커지므로 온도는 더욱 증가하고 절연 내력은 감소합니다. 결과적으로 유전체의 가열로 인해 가열하지 않은 것보다 낮은 전압에서, 즉 결함이 순수한 전기적 결함인 경우 결과적인 결함이 발생합니다.