Опорный конспект темы «Газообразные диэлектрики»

1. Виды газообразных диэлектриков.

К газообразным диэлектрикам относятся все газы, воздух (смесь газов и паров воды). Воздух окружает все электроустановки и как диэлектрик очень надежен. Но иногда в воздухе соприкасающимся с высоковольтными проводами наблюдается фиолетовое свечение - электрическая корона, сопровождающаяся характерным шипением. Это возникает при ухудшении электроизоляционных свойств воздуха или при воздействии на воздух повышенного напряжения. Электрическая корона вызывает потери энергии и с этим явлением необходимо бороться.

В нормальных условиях работы газообразные диэлектрики имеют плохую проводимость и небольшие диэлектрические потери. У многих газов диэлектрическая проницаемость (ε) немного больше 1. А у твёрдых она находится в пределах 2 -- 8 и более.

2. Основные характеристике газообразных диэлектриков.

- Электропроводность газов - связана с наличием в них некоторого числа ионов и электронов, которые образуют под влиянием внешних воздействий или в результате соударения заряженных частиц с молекулами газа. В результате этого в газах возникает несамостоятельная и самостоятельная проводимость. Проводимость газов увеличивается если приложить повышенное напряжение к электродам, между которыми газ находится.

Пробой газов в однородном диэлектрике. Однородное поле образуется между электродами одинаковой геометрической формы с большой площадью поверхности, когда их диаметр в 10 раз больше расстояния между ними. Электрическая прочность газов по сравнению с твёрдыми и жидкими диэлектриками невелика. Потеря диэлектрических свойств связана с явлением ударной ионизации. .

Электрическая прочность газов Епр зависит от однородности электрического поля, давления газа Р, расстояния между электродами п и частоты. При высоком давлении Р газа увеличивается электрическая прочность Епр , это связано с уменьшением длины свободного пробега электронов, а при малом Р - уменьшается вероятность столкновения электронов и молекул.

Пробой газа происходит мгновенно в виде искры при расстоянии между электродами п — 1см. Может перерасти в электрическую дугу, при увеличении мощности источника. Электрическая прочность увеличивается при уменьшении расстояния между электродами до 0,1мм и менее. Это связано с уменьшением вероятности столкновения электронов с молекулами газа в межэлектродном промежутке и трудностью формирования разряда, т.к. свободные электроны не успевают приобрести энергию достаточную для ударной ионизации

При увеличении частоты тока пробивное напряжение Unp газового промежутка уменьшается. Если частота тока больше 10 Гц, то электрическая прочность газа возрастает. Это явления - статическое запаздывание.

- Пробой газов в неоднородном поле. Неоднородное поле образуется между электродами, если хотя бы один из них имеет малую площадь. В основном неоднородные электрические поля существуют в газообразных приборах, между контактами реле, между проводами ЛЭП.

Пробой газа в неоднородном электрическом поле отличается от пробоя в однородном поле по величине пробивного напряжения Unp и по характеру развития процесса пробоя. Пробой газа происходит при меньшем пробивном напряжении по сравнению с пробоем того же газа в однородном электрическом поле.

О собенность пробоя в неоднородном электрическом поле — возникновение частичного разряда виде короны, сопровождается свечением и разрушением молекул. При дальнейшем увеличении напряжения корона перерастает в кистевой разряд, а затем в искровой. При большой мощности разряда образуется дуговой разряд с образование азота и окиси азота, сопровождающийся шипением, потрескиванием, свечением.

Часто возникает пробой на границе раздела с твёрдым диэлектриком. Такой пробой называется -поверхностным. Основной недостаток газообразных электроизоляций - низкая электрическая прочность, но иногда это является и положительным.

В качестве газообразных диэлектриков применяется воздух, азот, кислород газообразный, водород, углекислый газ, гелий, аргон.