Пробивная напряженность

Прочность изоляции определяется пробивным напряжением при воздействии на нее напряжений промышленной частоты и импульсных напряжений. Для каждого класса напряжений электрооборудования РУ электростанций установлены испытательные напряжения промышленной частоты и импульсные испытательные напряжения полной и срезанной полуволной, которые определяют гарантированную прочность изоляции. С повышением уровня прочности изоляции возрастает стоимость электроустановок.

Различие между амплитудными и действующими значениями напряжения необходимо учитывать на практике. Например, эффективное значение напряжения в сети промышленной частоты 50 Гц составляет 220 В. Амплитуда этого напряжения Um = 220/0,707 = = 311 В. Поэтому подключать к зажимам сети конденсатор с предельно допустимым (пробивным) напряжением 250 В нельзя, он неизбежно будет выведен из строя.

Электрическая прочность затворов МДП-транзисторов характеризуется пробивным напряжением изоляционного слоя и составляет 40 ... 60В, а входное сопротивление может достигать 101а Ом и более. Поэтому в схемных решениях должны быть предусмотрены меры для защиты затворов от случайного попадания на них напряжений, превышающих пробивное, так как пробой диэлектрика затвора — процесс необратимый.

Номиналы емкостей, так же как и номиналы резисторов, устанавливают в соответствии со шкалой ГОСТа. Отклонения от номинала стандартизованы и устанавливаются в соответствии с рядом, приведенным для резисторов. Электрическая прочность характеризуется: номинальным (рабочим) напряжением ?/раб, при котором конденсатор может работать в течение указанного срока службы и более длительно с соблюдением условий эксплуатации; испытательным напряжением С/ИСп, определяющим способность конденсатора выдерживать кратковременные перегрузки по напряжению; пробивным напряжением, т. е. напряжением, при котором наступает пробой диэлектрика.

Л1Ёлт_эпитаксии. Эпитаксиальная или пленочная технология позволяет контролировать толщину слоев и количество примесей, конфигурацию боковых границ р—/г-перехода без механической обработки. При использовании этой технологии можно получать р — «-переходы с пробивным напряжением 5...7 кВ. Термин «эпи-таксия» (от греческих «эпи» — на, поверх, и «таксис» — расположенный в порядке) предложен для описания процесса ориентированного нарастания кристаллов. Эпитаксиальный слой — это тонкий слой материала, осажденного на монокристаллическую подложку, сохраняющий морфологию этой подложки.

Электрическую нагрузку изоляции оценивают величиной напряженности электрического поля в ней. Чем больше напряженность поля, тем больше силы, действующие на заряженные частицы молекул ( 1.5, б). Этим силам противодействуют внутримолекулярные силы сцепления частиц, от величины которых зависят электроизоляционные свойства диэлектриков. Если напряженность электрического поля превысит некоторую критическую величину, то диэлектрик теряет электроизоляционные свойства. Это явление называют пробоем диэлектрика, а величину напряжения, при котором оно происходит,— пробивным напряжением.

При большом числе пробоев вместо трудоемко определяемого среднего значения пробивного напряжения для всех п пробоев довольствуются приближенным средним (среднестатистическим) пробивным напряжением (7СТ. Оно определяется следующим образом. Для каждого интервала k напряже-

Более обоснованным является подход к оценке электрической прочности, основанный на разумной минимально допустимой (пороговой) вероятности пробоя Мпор, равной, например, 5 — 10%. Пробивное напряжение t/nop. при котором (как и при более низких напряжениях) пробьется Afnop процентов общего числа образцов, называют пороговым пробивным напряжением при заданной минимально допустимой вероятности. Нетрудно заметить, что

Напряжение, приложенное к электрической изоляции, должно быть значительно ниже того значения, при котором электроизоляционный материал разрушается. Разрушение может происходить в результате сквозного электрического разряда через материал; это явление называют электрическим пробоем, а минимальное напряжение, вызывающее электрический пробой,— пробивным напряжением ?/пр. В некоторых случаях при напряжении, более низком, нежели (/пр, начинается поверхностный электрический раз-ряд, не распространяющийся на значительную глубину материала; такое явление называется поверхностным пробоем. Напряжение,

При котором происходит поверхностный пробой, называют поверхностным пробивным напряжением.

Минимальное приложенное к образцу диэлектрика напряжение, приводящее к его пробою, называют пробивным напряжением Unp-

В глубоком вакууме пробивная напряженность среди резко возрастает, что позволяет повышать удельную энергию воздушных конденсаторов при работе ЕН в открытом космосе.

1-21. Пробивная напряженность слюды 800 кв/см. Какую толщину следует придать слою слюды в плоском конденсаторе, чтобы номинальное напряжение его 6 кв было в 4 раза меньше пробивного?

Задача 1. 3. Определить необходимую толщину слоя слюды между пластинами плоского конденсатора, если его номинальное напряжение UIIOM=6 кв должно быть в четыре раза меньше пробивного напряжения Unf. Пробивная напряженность слюды Е 1пр= =800 кв/см.

1-18. Пробивная напряженность диэлектрика..... 40

1-18. ПРОБИВНАЯ НАПРЯЖЕННОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКА

Материал Пробивная напряженность, ке/мм

В широком диапазоне предразрядных времен (tp = 1ч-102мкс) кратковременная электрическая прочность твердых диэлектриков не зависит от длительности воздействующего напряжения. Некоторое повышение электрической прочности происходит при весьма малых предразрядных временах (около 0,1 мкс). На импульсную электрическую прочность твердой изоляции на основе эпоксидных компаундов влияет характер электрического поля: в сильнонеоднородных полях 2, 3 ( 4.29) средняя пробивная напряженность значительно меньше, чем в однородном 1 или слабонеоднородном. Характерно, что средняя пробивная напряженность эпоксидных компаундов в неоднородном поле снижается с увеличением расстояния между электродами. При

Электрическая прочность бумажно-масляной изоляции при перенапряжениях в значительной степени определяется качеством применяемой бумаги. Пробивная напряженность зависит от толщины и плотности бумаги, а также от числа слоев. В тонкой бумаге (конденсаторной толщиной 10—12 мкм) всегда имеются проводящие включения, размеры которых соизмеримы с толщиной бумаги. Число таких включений зависит от технологии изготовления и может достигать нескольких десятков на 1 м2 поверхности. При использовании нескольких слоев бумаги существенно уменьшается вероятность совпадения проводящих

включений, и среднее значение пробивной напряженности возрастает ( 4.33). Однако при увеличении толщины слоя изоляции (свыше 100 мкм) пробивная напряженность снижается вследствие повышения напряженности на краю электрода, если не применяются специальные меры по выравниванию поля.

Из (2-21), так же как и из 2-5, следует, что пробивная напряженность газа в однородном поле

уменьшается, стремясь к пороговому значению (Е/р)п = а. Поэтому при неизменном давлении пробивная напряженность тем больше, чем меньше расстояние между электродами. Если вместо одного газового промежутка толщиной S соединить последовательно га газовых промежутков толщиной 8г = S/n каждый, то пробивное напряжение увеличится, несмотря на то, что суммарная толщина газового промежутка осталась неизменной. Например, f/np воздушного промежутка при S = 1 см и б = 1 равно 31 кВ, а для 10 последовательно соединенных промежутков 8г = 0,1 см t/np«44 кВ, т. е. на 40% больше.