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介电强度试验机有哪些理论知识

发布时间:2022-04-18      点击次数:303

介电强度试验机有哪些理论知识

一、介质在电场中的破坏 

1. 概念 

介质的击穿:外加电场强度超过某一临界值时,材料中形成 或存在电荷顺利通过的击穿“隧道",使材料破坏,介质由 介电状态变为导电状态的现象。 

介电强度:使介质发生击穿的临界电场强度。

2. 电击穿 

固体介质电击穿的碰撞理论: 

强电场作用下,固体导带中因冷或热发射存在一些电子, 这些电子被加速,获得动能; 

高速电子与晶格振动相互作用,把能量传递给晶格; 

一定温度和场强下平衡时,固体介质有稳定的电导; 

当电子从电场中获得能量大于传递给晶格振动能量时, 电子动能越来越大; 

大到一定值,电子与晶格振动的相互作用导致电离产生新电子,使电子数目迅速增加,电导进入不稳定状态, 发生击穿。

3. 热击穿 

热击穿的本质: 

处于电场中的介质,由于介质损耗而受热; 

当外加电压足够高时,散热和发热从平衡状态转入非平 衡状态; 

若发热量比散热量多时,热量就在介质内部聚集,使介 质温度升高; 

温度升高又导致电导率和损耗的进一步增加,介质的温 度将越来越高,直至出现破坏

二、无机材料的击穿 

1. 不均匀介质中的电场分配 

假设不均匀介质结构由两层介质组成,在系统上加直流电压 U,利用串联模型导出:

image.png

2. 电离击穿 

材料中存在气孔,导致均匀性降低; 

气体的电导率和介电常数很小,加上电压后电场较高, 而气体本身抗电强度比固体介质低得多; 

发生强烈的气体放电,即电离,产生大量的热量; 

气孔附近局部区域强烈过热,在材料内部形成相当高的 内应力; 

当热应力超过一定限度时,材料丧失机械强度而发生破 坏,以致介电强度丧失,造成击穿; 

这种击穿称为电-机械-热击穿。

介电强度与样品的尺寸有关:样品尺寸减小,在一定应力下, 存在可导致材料击穿的缺陷相应减小。 

电压老化或化学击穿:大量的气孔放电,在介质内部引起不 可逆的物理化学变化,使介质击穿电压下降。

image.png

3. 表面放电和边缘击穿 

(1) 表面放电: 

固体材料常处于气体媒介中,击穿时介质本身未击穿, 但有火花掠过它的表面。 

(2) 边缘击穿: 

电极边缘常常电场集中,因而击穿常在电极边缘发生。


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