Нагревание - диэлектрик
Cтраница 4
Предположение о том, что диэлектрическая проницаемость k не зависит от времени и является функцией лишь координат, означает, что изменение поля происходит изотермически, так как k обычно зависит от температуры. Но запасание энергии может быть связано-с нагреванием диэлектрика и, следовательно, с изменением k во времени. Для того чтобы обеспечить изотермические условия, диэлектрик должен находиться в термостате, который поглощал бы выделяемое тепло. Поэтому работу, определяемую соотношением (6.13), нельзя приравнять изменению полной энергии, так как необходимо учитывать тепловой обмен. Однако работа, определяемая соотношением (6.13), представляет собой ту максимальную работу, которую поле может совершить. [46]
Пробой может быть электротепловым и чисто электрическим. Электрическая прочность при тепловом пробое, вызываемом нагреванием диэлектрика вследствие рассеивания в нем энергии за счет диэлектрических потерь, связана с химическим строением и термостойкостью материала. Электрическая прочность при чисто электрическом пробое зависит от однородности материала и содержания в нем газовых включений. Содержащиеся во включениях газы имеют низкую электрическую прочность по сравнению с большинством жидких и твердых диэлектриков, так как газы ионизируются при меньшей напряженности электрического поля. Образовавшиеся вследствие ионизации заряженные частицы ( ионы и электроны), число которых при воздействии поля увеличивается лавинообразно, разрушают материал, в результате чего наступает пробой. [47]
Предположение о том, что диэлектрическая проницаемость k не зависит от времени и является функцией лишь координат, означает, что изменение поля происходит изотермически, так как k обычно зависит от температуры. Но запасание энергии может быть связано с нагреванием диэлектрика и, следовательно, с изменением k во времени. Для того чтобы обеспечить изотермические условия, диэлектрик должен находиться в термостате, который поглощал бы выделяемое тепло. Поэтому работу, определяемую соотношением (6.13), нельзя приравнять изменению полной энергии, так как необходимо учитывать тепловой обмен. Однако работа, определяемая соотношением (6.13), представляет собой ту максимальную работу, которую поле может совершить. [48]
 |
Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры диэлектрика.| Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты напряжения, приложенного к диэлектрику. [49] |
Рост диэлектрической проницаемости у полярного диэлектрика при увеличении температуры ( рис. 15, кривая 1) вызван повышением интенсивности процесса дипольной поляризации. Это объясняется уменьшением межмолекулярных сил в связи с нагреванием диэлектрика, что облегчает поворот полярных молекул под действием сил электрического поля. С ростом температуры тепловая энергия, сообщаемая диэлектрику, становится столь большой, что вызывает хаотическое движение полярных молекул. Из ориентированного электрическим полем положения полярные молекулы переводятся в состояние беспорядочных тепловых колебаний. При этом интенсивность дипольной поляризации снижается, а следовательно, снижается величина диэлектрической проницаемости полярного диэлектрика. Изменение диэлектрической проницаемости у нейтрального диэлектрика в зависимости от температуры ( кривая 2) связано с уменьшением концентрации молекул. [50]
Если диэлектрик находится в переменном электрическом поле, то смещение электронов становится также переменным. Этот процесс приводит к усилению движения частиц и, следовательно, к нагреванию диэлектрика. Чем чаще изменяется электрическое поле, тем сильнее нагревается диэлектрик. На практике это явление используется для нагрева влажных материалов с целью их сушки или получения химических реакций, происходящих при повышенной температуре. [51]
Если диэлектрик находится в переменном электрическом поле, то смещение электронов становится также переменным. Этот процесс приводит к усилению движения частиц и, следовательно, к нагреванию диэлектрика. Нагрев диэлектрика становится особенно большим в быстро переменном электрическом поле. [52]
Полученные экспериментально значения электрической прочности хорошо совпадают с рассчитанными на основе приведенных выше соображений, что позволяет сделать вывод о механических причинах разрушения. Использование при расчетах значения модуля упругости при разных температурах позволяет объяснить с количественной стороны снижение электрической прочности при нагревании диэлектрика эффектом электростатического сжатия. [53]
Полагая, что радиус канала разряда в трансформаторном масле составляет 75 мкм, Мейсон рассчитал по формуле ( 160) зависимость t / np / ( / i) для полиэтилена при испытаниях на пробой в условиях наличия краевых разрядов в среде изоляционного масла. В / м, определенного для полиэтилена в однородном поле при 293 К, поэтому предполагается, что под действием краевых разрядов происходит также локальное нагревание диэлектрика, снижающее элетрическую прочность полиэтилена. Соответствие экспериментальной и расчетной зависимостей ипр f ( h) ( рис. 82) дает основание рассматривать краевые разряды как игольчатые продолжения электродов. [54]
Реальные конденсаторы и катушки обладают активным сопротивлением. Потери энергии в них обусловлены отличием от нуля электрического сопротивления обмотки катушки, токами Фуко в сердечнике и работой по его перемагничиванию, а также нагреванием диэлектрика конденсатора в переменном электрическом поле. [55]
Механизм теплового пробоя сводится к тому, что при протекании тока повышается температура диэлектрика, проводимость его возрастает, что приводит к увеличению количества выделяемой теплоты. В результате происходит разогрев диэлектрика, который может завершаться его сплавлением и прожиганием. Нагревание диэлектрика протекает тем быстрее, чем выше температура окружающей среды. [56]
Страницы: 1 2 3 4