3 Напруга електричного пробою при змінній та постійній напругах

3.1. Напруга електричного пробою при змінній напрузі

Аналіз електричної міцності двошарової ізоляції проводимо за найменшою електричною міцністю діелектриків.

Для даного варіанту .Тоді для двошарової ізоляційної конструкції при послідовному з'єднанні шарів ізоляції :

;

У даному рівнянні невідомими величинами є напруга ,яка прикладена до ізоляційної конструкції та напруженість електричного поля в першому діелектрику.

Величину U знаходимо з умов незмінного значення електричного зміщення D у двошаровому діелектрику з послідовним розташуванням шарів ізоляції :

;

Звідси :

;

Підставимо E₁ для визначення :

;

Отримане значення є напругою ,при якій пробивається другий шар діелектрика. Після пробою другого діелектрика вся напруга припадає на перший шар ізоляційної конструкції. Необхідно перевірити, чи витримає перший шар ізоляційної конструкції цю напругу .Для цього визначаємо, яка дорівнює :

;

і якщо визначена напруженість :

;

то перший діелектрик також проб'ється .

Але якщо:

;

то тоді потрібно збільшувати напругу до значення :

;

В даному випадку напруга пробою першого шару конструкції є пробивною напругою всієї конструкції .

3.2. Напруга електричного пробою при постійній напрузі.

Аналіз електричної міцності ізоляційної конструкції при постійній напрузі проводимо так само як і при змінній напрузі ,тобто

;

Тільки величину знаходимо з умови безперервності вектора густини струму провідності :

;

Тоді

;

Подальшу перевірку на пробій всієї конструкції проводимо ,як у випадку змінної напруги .

4. Напруга теплового пробою ізоляційної конструкції.

Тепловий пробій в ізоляційних конструкціях відбувається при великому виділенні тепла, яке обумовлене електропровідністю та поляризацією .Тепловий пробій може виникнути, коли порушується рівновага між теплом, яке передається в навколишнє середовище. Згідно з формулою [2] можна застосувати емпіричну формулу для розрахунку напруги теплового пробою :

;

де - коефіцієнт внутрішньої теплопровідності діелектрика ;

частота , Гц;

– діелектрична проникність двошарової ізоляції (див. таблиця №2) при температурі (приймаємо, що діелектрична проникність не значно змінюється в вказаному діапазоні температур в порівнянні з );

- коефіцієнт внутрішньої теплопровідності діелектрика;

λ - коефіцієнт теплопровідності повітря;

- тангенс кута діелектричних втрат, значення якого вибираємо для відповідної температури з таблиця 2 .

Оскільки і λ дано в , то і товщину діелектрика вибираємо у см.

Тоді параметр :

;

Із графіку отримаємо .

для кожної температури після розрахунків записуємо в таблицю 3 :

Таблиця 3

t,oС		40o	60o	80o

Згідно отриманих даних будуємо графік :

.

Для визначення температури теплового пробою при вказаній у завданні робочій напрузі можна застосувати формулу пробивної напруги теплового пробою, з якої :

;

Напругу підставляємо в кВ і температуру отримаємо в t,^oС.