5.6.2. Електротепловий пробій.

Електротепловий пробій твердих діелектриків на практиці зустрічається частіше, чим інші форми пробою. Виникає він внаслідок порушення в діелектрику теплової рівноваги між процесами тепловиділення й тепловіддачі й проявляється в тепловім руйнуванні матеріалу (розплавлюванні, прожигу й т.п.) у місці найбільших діелектричних втрат.

Під дією діелектричних втрат, обумовлених релаксаційними видами поляризації й електропровідністю, протікає процес тепловиділення, матеріал діелектричної конструкції нагрівається. Підвищення температури супроводжується зростанням діелектричних втрат і, отже, подальшим збільшенням кількості виділюваного тепла. Тепло, що утворюється в результаті високої теплопровідності металу струмопровідних частин електроустановки, а також конвекції повітря (або рідкого діелектрика) виділяється від діелектрика в навколишнє середовище — іде процес тепловіддачі. Якщо при цьому тепловиділення перевищить тепловіддачу, то розігрів діелектрика приведе в остаточному підсумку до теплового руйнування матеріалу й втраті електричної міцності.

Звичайно теплове руйнування відбувається у вигляді проплавлення або пропалювання вузького каналу в місці найбільшої структурної неоднорідності — найбільшої дефектності матеріалу (наприклад, у мікротріщині або порі, заповненою вологою). У цьому місці виникають найбільші релаксаційні втрати й найбільша щільність струму провідності й, отже, найбільша кількість виділюваного тепла.

Процес тепловиділення характеризується потужністю Р, Вт, що розсіюється в діелектрику, і виражається рівнянням діелектричних втрат

Процес тепловіддачі характеризується потужністю Р_Т, Вт, що приділяється від діелектрика, і виражається за допомогою формули Ньютона

де σ — коефіцієнт тепловіддачі, Вт/(м² К); S — площа поверхні діелектрика, м²; Т — температура поверхні діелектрика, К, (уважається, що температура по всьому обсягу діелектрика й на його поверхні однакова й рівна Т); Т₀ — температура навколишнього середовища, К.

У випадку теплової рівноваги (Р = Р_Т) маємо

Із цього рівняння можна одержати значення пробивної напруги при заданій робочій температурі, частоті напруги й параметрах діелектрика. При розрахунках необхідно враховувати температурну залежність тангенса кута діелектричних втрат від температури.

Список рекомендованої літератури.

1. Богородицкий Н.П. и др. Електротехнические материалы: Учебник для електротехн. и энерг. спец. вузов / Н.П.Богородицкий, В.В.Пасынков, Б.М.Тареев. - 7-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 304 с

2. Справочник по електротехническим материалам: в 3-х т. / Под ред. Ю.В. Корицкого и др. - 3-е изд., перераб. - М.: Энергоатомиздат, Том 1. - 1986. - 368 с., Том 2. - 1987. - 464 с

3. Колесов С.Н, Колесов И.С. Електротехнические и конструкционные материлы. — Киев: Транспорт, 2003. 384 с.

4. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов.-М.:Энергия, 1982.-320 с.

5. Борисова М.Э., Койков С.Н. Физика диэлектриков. — Л.: Ленинград. ун-тет, 1979. 240 с.

6. Ушаков В.Я. Импульсный электрический пробой жидкостей.-Томск: Изд-во ТГУ, 1975, 254 с.

7. Райзер Ю.П. Физика газового разряда: учебное руководство.-М.:Наука. Гл.ред.физ.-мат. лит.,1987.-592 с.

8. Кучинский ГС. Частичные разряды в высоковольтных конструкциях. — Л.: Энергия, 1979. 220 с.

Конспект лекцій з дисципліни: «Процеси у діелектриках» для студентів спеціальності 6.050701 «Електротехніка та електротехнології» денної та заочної форми навчання.

Укладачі : Титюк Валерій Костянтинович, Пархоменко Роман Олександрович.

Реєстраційний № ______________

Підписано до друку _______________2010 р.

Формат А5

Обсяг 100 стор.

Тираж ______ прим.

Видавничий центр КТУ, вул. XXII партз’їзду, 11,

м. Кривий Ріг