固體電介質(zhì)擊穿基本信息

中文名 固體電介質(zhì)擊穿 外文名 Breakdown of solid dielectrics
含????義 絕緣體由絕緣突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài) 擊穿電壓含義 擊穿的最低臨界電壓稱為擊穿電壓

電介質(zhì)擊穿(dielectric breakdown)

固體電介質(zhì)擊穿 導(dǎo)致?lián)舸┑淖畹团R界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場(chǎng)中,擊穿電壓與介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱擊穿場(chǎng)強(qiáng),又稱介電強(qiáng)度)。它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強(qiáng)度。不均勻電場(chǎng)中,擊穿電壓與擊穿處介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng),它低于均勻電場(chǎng)中固體介質(zhì)的介電強(qiáng)度。固體介質(zhì)擊穿后,由于有巨大電流通過(guò),介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)熔化或燒焦的通道,或出現(xiàn)裂紋。脆性介質(zhì)擊穿時(shí),常發(fā)生材料的碎裂,可據(jù)此破碎非金屬礦石。

固體電介質(zhì)擊穿造價(jià)信息

市場(chǎng)價(jià) 信息價(jià) 詢價(jià)
材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 市場(chǎng)價(jià)
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行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報(bào)價(jià)日期
雷達(dá)物位計(jì)固體介質(zhì) XLRD雷達(dá)物位計(jì)(液位計(jì)) 查看價(jià)格 查看價(jià)格

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材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 除稅
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行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時(shí)間
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臺(tái)班 汕頭市2011年4季度信息價(jià)
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臺(tái)班 汕頭市2011年2季度信息價(jià)
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臺(tái)班 廣州市2011年1季度信息價(jià)
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臺(tái)班 汕頭市2010年1季度信息價(jià)
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臺(tái)班 廣州市2009年4季度信息價(jià)
材料名稱 規(guī)格/需求量 報(bào)價(jià)數(shù) 最新報(bào)價(jià)
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在強(qiáng)電場(chǎng)作用下,固體電介質(zhì)喪失電絕緣能力而由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)。導(dǎo)致?lián)舸┑淖畹团R界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場(chǎng)中,擊穿電壓與固體電介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱擊穿場(chǎng)強(qiáng),又稱介電強(qiáng)度),它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強(qiáng)度。不均勻電場(chǎng)中,擊穿電壓與擊穿處固體電介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng),它低于均勻電場(chǎng)中固體電介質(zhì)的介電強(qiáng)度。固體電介質(zhì)發(fā)生擊穿后,由于有巨大的電流通過(guò),電介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)熔化或燒焦的通道,或出現(xiàn)機(jī)械損傷的裂紋。固體電介質(zhì)的這些變化是不可逆的,不能自己恢復(fù)原來(lái)的絕緣性能。脆性固體電介質(zhì)擊穿時(shí),常發(fā)生材料的碎裂,故可用擊穿效應(yīng)來(lái)破碎非金屬礦石等。

擊穿形式 根據(jù)擊穿的發(fā)展過(guò)程,固體電介質(zhì)的擊穿可分為3種形式:電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿。它們的一般特征如表所示。同一種電介質(zhì)中發(fā)生何種形式的擊穿,取決于不同的外界因素。隨著擊穿過(guò)程中固體電介質(zhì)內(nèi)部的變化,擊穿過(guò)程可以從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式?!‰姄舸? 取決于固體電介質(zhì)中碰撞電離的一種擊穿形式。電場(chǎng)使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和足夠能量的帶電質(zhì)點(diǎn),導(dǎo)致電介質(zhì)喪失絕緣性能。對(duì)于電擊穿有以下幾種不同的理論解釋:本征擊穿、電子崩擊穿和電致機(jī)械應(yīng)力擊穿,通常以本征擊穿代表電擊穿,所以電擊穿有時(shí)又稱本征擊穿。本征擊穿過(guò)程所需時(shí)間為10-8s數(shù)量級(jí),擊穿場(chǎng)強(qiáng)大于1MV/cm。

固體電介質(zhì)內(nèi)總會(huì)存在少量自由傳導(dǎo)(處于導(dǎo)帶的)電子。在電場(chǎng)作用下,它們會(huì)從電場(chǎng)獲取能量。單位時(shí)間內(nèi)這些電子取得的能量A與電場(chǎng)強(qiáng)度E、電子本身能量W、點(diǎn)格溫度T有關(guān)。另一方面,傳導(dǎo)電子也將因與固體電介質(zhì)點(diǎn)格發(fā)生碰撞而失去一部分能量。單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)電子失去的能量B與W和T有關(guān)。當(dāng)點(diǎn)格溫度T為定值時(shí),A、B與W的關(guān)系如圖1所示。圖中E2>EC>E1。當(dāng)外加電場(chǎng)為E2>EC時(shí),因一部分傳導(dǎo)電子的能量處于W2~WC之間,單位時(shí)間內(nèi)這些電子獲得的能量A始終大于失去的能量B,電子被加速,碰撞點(diǎn)格時(shí)產(chǎn)生電離,使處于導(dǎo)帶的電子不斷增加,電流急劇上升,最終導(dǎo)致固體電介質(zhì)擊穿。當(dāng)外加電場(chǎng)為E1EC時(shí),雖然偶而會(huì)有能量大于W1的電子出現(xiàn),且因此時(shí)A>B而使點(diǎn)格發(fā)生碰撞電離、產(chǎn)生新的傳導(dǎo)電子;但因電子能量大于W1的概率很低,所以傳導(dǎo)電子不斷增多的過(guò)程很難出現(xiàn),固體電介質(zhì)不會(huì)擊穿。處于臨界狀態(tài)的EC即為固體電介質(zhì)的介電強(qiáng)度。

熱擊穿  在電場(chǎng)作用下,固體電介質(zhì)承受的電場(chǎng)強(qiáng)度雖不足以發(fā)生電擊穿,但因電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過(guò)高而導(dǎo)致失去絕緣能力,從而由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)。

固體電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下將因電導(dǎo)和極化損耗而發(fā)熱。單位時(shí)間內(nèi)固體電介質(zhì)的發(fā)熱量A與作用電壓U、介質(zhì)溫度t有關(guān)。另一方面固體電介質(zhì)也將向四周散發(fā)熱量。單位時(shí)間內(nèi)固體電介質(zhì)的散熱量B與(t-t0)有關(guān)(t0為環(huán)境溫度)。A、B與t的關(guān)系如圖2所示。圖中U2>UC>U1。當(dāng)外加電壓U2>UC時(shí),固體電介質(zhì)中的發(fā)熱量A大于散熱量B,介質(zhì)溫度上升,且因A始終大于B,所以固體電介質(zhì)的溫度不斷上升,最終介質(zhì)被燒焦、燒熔或燒裂,喪失絕緣性能,發(fā)生熱擊穿。當(dāng)外加電壓U1UC時(shí),雖然開(kāi)始時(shí)A>B,固體電介質(zhì)溫度上升;但當(dāng)溫度升到t1時(shí),發(fā)熱量A與散熱量B相等,建立起了熱平衡。此時(shí),若介質(zhì)能耐受溫度t1的作用,則固體電介質(zhì)能正常工作,不會(huì)發(fā)生熱擊穿。當(dāng)外加電壓等于UC時(shí),當(dāng)介質(zhì)溫度升到t2時(shí),建立起了熱平衡,但不穩(wěn)定。溫度略有升高,發(fā)熱量A即大于散熱量B,最終仍然發(fā)生熱擊穿。電壓UC是發(fā)生熱擊穿的臨界電壓。

電化學(xué)擊穿  在電場(chǎng)、溫度等因素作用下,固體電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化,性能逐漸劣化,最終喪失絕緣能力,從而由絕緣狀態(tài)突變?yōu)榱紝?dǎo)電狀態(tài)。電化學(xué)擊穿過(guò)程包括兩部分:因固體電介質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化而引起的電介質(zhì)老化;與老化有關(guān)的擊穿過(guò)程。

固體電介質(zhì)發(fā)生緩慢化學(xué)變化的原因多種多樣。直流電壓下,固體電介質(zhì)因離子電導(dǎo)而發(fā)生電解,結(jié)果在電極附近形成導(dǎo)電的金屬樹(shù)枝狀物,甚至從一個(gè)電極伸展到另一個(gè)電極。在電場(chǎng)作用下,固體電介質(zhì)內(nèi)部的氣泡中,或不同固體電介質(zhì)之間的氣隙或油隙中,會(huì)發(fā)生局部放電。與固體電介質(zhì)接觸的電極邊緣場(chǎng)強(qiáng)較強(qiáng)的局部區(qū)域內(nèi)如有氣體或液體電介質(zhì),這里也會(huì)發(fā)生局部放電。局部放電的長(zhǎng)期作用會(huì)使固體電介質(zhì)逐步損壞??諝庵械姆烹妼⑿纬沙粞?、氮的氧化物等化學(xué)性質(zhì)活潑的物質(zhì),它們會(huì)使固體電介質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化。對(duì)有機(jī)固體電介質(zhì),在電極上尖端處或微小空氣隙處,會(huì)發(fā)生樹(shù)枝狀放電,并留下炭化痕跡。

電場(chǎng)越強(qiáng),溫度越高,電壓作用時(shí)間越長(zhǎng),固體電介質(zhì)的化學(xué)變化進(jìn)行得越強(qiáng)烈,其性能的劣化也越嚴(yán)重。

固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導(dǎo)增加,這會(huì)使固體電介質(zhì)的溫度上升,因而電化學(xué)擊穿的最終形式是熱擊穿。

影響因素  影響固體電介質(zhì)擊穿電壓的主要因素有:電場(chǎng)的不均勻程度,作用電壓的種類及施加的時(shí)間,溫度,固體電介質(zhì)性能、結(jié)構(gòu),電壓作用次數(shù),機(jī)械負(fù)荷,受潮等。

①電場(chǎng)的不均勻程度:均勻、致密的固體電介質(zhì)在均勻電場(chǎng)中的擊穿場(chǎng)強(qiáng)可達(dá)1~10MV/cm。擊穿場(chǎng)強(qiáng)決定于物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),與外界因素的關(guān)系較小。當(dāng)電介質(zhì)厚度增加時(shí),由于電介質(zhì)本身的不均勻性,擊穿場(chǎng)強(qiáng)會(huì)下降。當(dāng)厚度極小時(shí) (-3~10-4cm),擊穿場(chǎng)強(qiáng)又會(huì)增加。電場(chǎng)越不均勻,擊穿場(chǎng)強(qiáng)下降越多。電場(chǎng)局部加強(qiáng)處容易產(chǎn)生局部放電,在局部放電的長(zhǎng)時(shí)間作用下,固體電介質(zhì)將產(chǎn)生化學(xué)擊穿。

②作用電壓時(shí)間、種類:固體電介質(zhì)的三種擊穿形式與電壓作用時(shí)間有密切關(guān)系 (圖3)。同一種固體電介質(zhì),在相同電場(chǎng)分布下,其雷電沖擊擊穿電壓通常大于工頻擊穿電壓,且直流擊穿電壓也大于工頻擊穿電壓。交流電壓頻率增高時(shí),由于局部放電更強(qiáng),介質(zhì)損耗更大,發(fā)熱嚴(yán)重,更易發(fā)生熱擊穿或?qū)е禄瘜W(xué)擊穿提前到來(lái)。

③溫度:當(dāng)溫度較低,處于電擊穿范圍內(nèi)時(shí),固體電介質(zhì)的擊穿場(chǎng)強(qiáng)與溫度基本無(wú)關(guān)。當(dāng)溫度稍高,固體電介質(zhì)可能發(fā)生熱擊穿。周?chē)鷾囟仍礁?,散熱條件越差,熱擊穿電壓就越低。

④固體電介質(zhì)性能、結(jié)構(gòu):工程用固體電介質(zhì)往往不很均勻、致密,其中的氣孔或其他缺陷會(huì)使電場(chǎng)畸變,損害固體電介質(zhì)。電介質(zhì)厚度過(guò)大,會(huì)使電場(chǎng)分布不均勻,散熱不易,降低擊穿場(chǎng)強(qiáng)。固體電介質(zhì)本身的導(dǎo)熱性好,電導(dǎo)率或介質(zhì)損耗小,則熱擊穿電壓會(huì)提高。

⑤電壓作用次數(shù):當(dāng)電壓作用時(shí)間不夠長(zhǎng),或電場(chǎng)強(qiáng)度不夠高時(shí),電介質(zhì)中可能來(lái)不及發(fā)生完全擊穿,而只發(fā)生不完全擊穿。這種現(xiàn)象在極不均勻電場(chǎng)中和雷電沖擊電壓作用下特別顯著。在電壓的多次作用下,一系列的不完全擊穿將導(dǎo)致介質(zhì)的完全擊穿。由不完全擊穿導(dǎo)致固體電介質(zhì)性能劣化而積累起來(lái)的效應(yīng)稱為累積效應(yīng)。

⑥機(jī)械負(fù)荷:固體電介質(zhì)承受機(jī)械負(fù)荷時(shí),若材料開(kāi)裂或出現(xiàn)微觀裂縫,擊穿電壓將下降。

⑦受潮:固體電介質(zhì)受潮后,擊穿電壓將下降。

提高擊穿電壓措施 根據(jù)固體電介質(zhì)的擊穿形式及影響擊穿電壓的因素,提高固體電介質(zhì)擊穿電壓的主要措施有:①改善電場(chǎng)分布(見(jiàn)電場(chǎng)調(diào)整),如電極邊緣的固體電介質(zhì)表面涂半導(dǎo)電漆;②調(diào)整多層絕緣中各層電介質(zhì)所承受的電壓;③對(duì)多孔性、纖維性材料經(jīng)干燥后浸油、浸漆,以防止吸潮,提高局部放電起始電壓;④加強(qiáng)冷卻,提高熱擊穿電壓;⑤改善環(huán)境條件,防止高溫,避免潮氣、臭氧等有害物質(zhì)的侵蝕 。

在強(qiáng)電場(chǎng)作用下,電介質(zhì)喪失電絕緣能力的現(xiàn)象。分為固體電介質(zhì)擊穿、液體電介質(zhì)擊穿和氣體電介質(zhì)擊穿3種。

固體電介質(zhì)擊穿常見(jiàn)問(wèn)題

固體電介質(zhì)擊穿固體電介質(zhì)擊穿

固體電介質(zhì)擊穿有3種形式 :電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿。

電擊穿

電擊穿是因電場(chǎng)使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和能量的帶電質(zhì)點(diǎn)而導(dǎo)致電介質(zhì)失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場(chǎng)作用下,電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過(guò)高而導(dǎo)致失去絕緣能力。電化學(xué)擊穿是在電場(chǎng)、溫度等因素作用下,電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化,性能逐漸劣化,最終喪失絕緣能力。固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導(dǎo)增加 , 這會(huì)使介質(zhì)的溫度上升,因而電化學(xué)擊穿的最終形式是熱擊穿。溫度和電壓作用時(shí)間對(duì)電[1]擊穿的影響小,對(duì)熱擊穿和電化學(xué)擊穿的影響大;電場(chǎng)局部不均勻性對(duì)熱擊穿的影響小,對(duì)其他兩種影響大。

熱擊穿

當(dāng)固體電介質(zhì)承受電壓作用時(shí),介質(zhì)損耗是電介質(zhì)發(fā)熱、溫度升高;而電介質(zhì)的電阻具有負(fù)溫度系數(shù),所以電流進(jìn)一步增大,損耗發(fā)熱也隨之增加。電介質(zhì)的熱擊穿是由電介質(zhì)內(nèi)部的熱不平衡過(guò)程造成的。如果發(fā)熱量大于散熱量,電介質(zhì)溫度就會(huì)不斷上升,形成惡性循環(huán),引起電介質(zhì)分解、炭化等,電氣強(qiáng)度下降,最終導(dǎo)致?lián)舸?

熱擊穿的特點(diǎn)是:擊穿電壓隨溫度的升高而下降,擊穿電壓與散熱條件有關(guān),如電介質(zhì)厚度大,則散熱困難,因此擊穿電壓并不隨電介質(zhì)厚度成正比增加;當(dāng)外施電壓頻率增高時(shí),擊穿電壓將下降。

電化學(xué)擊穿

固體電介質(zhì)受到電、熱、化學(xué)和機(jī)械力的長(zhǎng)期作用時(shí),其物理和化學(xué)性能會(huì)發(fā)生不可逆的老化,擊穿電壓逐漸下降,長(zhǎng)時(shí)間擊穿電壓常常只有短時(shí)擊穿電壓的幾分之一,這種絕緣擊穿成為電化學(xué)擊穿。

固體電介質(zhì)擊穿液體電介質(zhì)擊穿

純凈液體電介質(zhì)與含雜質(zhì)的工程液體電介質(zhì)的擊穿機(jī)理不同。對(duì)前者主要有電擊穿理論和氣泡擊穿理論,對(duì)后者有氣體橋擊穿理論。沿液體和固體電介質(zhì)分界面的放電現(xiàn)象稱為液體電介質(zhì)中的沿面放電。這種放電不僅使液體變質(zhì),而且放電產(chǎn)生的熱作用和劇烈的壓力變化可能使固體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生氣泡。經(jīng)多次作用會(huì)使固體介質(zhì)出現(xiàn)分層、開(kāi)裂現(xiàn)象,放電有可能在固體介質(zhì)內(nèi)發(fā)展,絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿電壓因此下降。脈沖電壓下液體電介質(zhì)擊穿時(shí),常出現(xiàn)強(qiáng)力氣體沖擊波(即電水錘),可用于水下探礦、橋墩探傷及人體內(nèi)臟結(jié)石的體外破碎。

固體電介質(zhì)擊穿氣體電介質(zhì)擊穿

在電場(chǎng)作用下氣體分子發(fā)生碰撞電離而導(dǎo)致電極間的貫穿性放電。其影響因素很多,主要有作用電壓、電板形狀、氣體的性質(zhì)及狀態(tài)等。氣體介質(zhì)擊穿常見(jiàn)的有直流電壓擊穿、工頻電壓擊穿、高氣壓電擊穿、沖擊電壓擊穿、高真空電擊穿、負(fù)電性氣體擊穿等??諝馐呛芎玫臍怏w絕緣材料,電離場(chǎng)強(qiáng)和擊穿場(chǎng)強(qiáng)高,擊穿后能迅速恢復(fù)絕緣性能,且不燃、不爆、不老化、無(wú)腐蝕性,因而得到廣泛應(yīng)用。為提供高電壓輸電線或變電所的空氣間隙距離的設(shè)計(jì)依據(jù)(高壓輸電線應(yīng)離地面多高等),需進(jìn)行長(zhǎng)空氣間隙的工頻擊穿試驗(yàn)。

固體電介質(zhì)擊穿文獻(xiàn)

電介質(zhì)論文資料 電介質(zhì)論文資料

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聚酰亞胺研究發(fā)展應(yīng)用 1介紹 英文名: Polyimide 簡(jiǎn)稱: PI 聚酰亞胺是指主鏈上含有酰亞胺環(huán)( -CO-N-CO- )的一類 聚合物 ,其中以含有 酞酰亞胺 結(jié)構(gòu) 的聚合物最為重要。聚酰亞胺作為一種特種 工程材料 ,已廣泛應(yīng)用在 航空、航天、微電子 、 納米、液晶、分離膜 、激光等領(lǐng)域。 近來(lái),各國(guó)都在將聚酰亞胺的研究、 開(kāi)發(fā)及利用列入 21 世紀(jì)最有希望的 工程塑料 之一。聚酰亞胺, 因其在性能和合成方面的突出特點(diǎn), 不論是作為 結(jié)構(gòu)材料 或是作為功能性材料,其巨大的應(yīng)用前景已經(jīng)得到充分的認(rèn)識(shí),被稱為是 "解決問(wèn) 題的能手 "( protion solver ),并認(rèn)為 "沒(méi)有聚酰亞胺就不會(huì)有今天的微電子技術(shù) "。 近年來(lái) ,隨著集成電路的集成度的不斷提高 ,互連中的電阻、電容 (RC)延遲產(chǎn) 生的寄生效應(yīng)越來(lái)越明顯 ,直接影響器件的性能。普通聚酰亞胺 (介電常數(shù)在 3.2~

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第13章電介質(zhì) 第13章電介質(zhì)

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第13章電介質(zhì)

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電介質(zhì)擊穿固體電介質(zhì)擊穿

固體電介質(zhì)擊穿有3種形式 :電擊穿、熱擊穿和電化學(xué)擊穿。

電擊穿

電擊穿是因電場(chǎng)使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和能量的帶電質(zhì)點(diǎn)而導(dǎo)致電介質(zhì)失去絕緣性能。熱擊穿是因在電場(chǎng)作用下,電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累、溫度過(guò)高而導(dǎo)致失去絕緣能力。電化學(xué)擊穿是在電場(chǎng)、溫度等因素作用下,電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化,性能逐漸劣化,最終喪失絕緣能力。固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導(dǎo)增加 , 這會(huì)使介質(zhì)的溫度上升,因而電化學(xué)擊穿的最終形式是熱擊穿。溫度和電壓作用時(shí)間對(duì)電擊穿的影響小,對(duì)熱擊穿和電化學(xué)擊穿的影響大;電場(chǎng)局部不均勻性對(duì)熱擊穿的影響小,對(duì)其他兩種影響大。

熱擊穿

當(dāng)固體電介質(zhì)承受電壓作用時(shí),介質(zhì)損耗是電介質(zhì)發(fā)熱、溫度升高;而電介質(zhì)的電阻具有負(fù)溫度系數(shù),所以電流進(jìn)一步增大,損耗發(fā)熱也隨之增加。電介質(zhì)的熱擊穿是由電介質(zhì)內(nèi)部的熱不平衡過(guò)程造成的。如果發(fā)熱量大于散熱量,電介質(zhì)溫度就會(huì)不斷上升,形成惡性循環(huán),引起電介質(zhì)分解、炭化等,電氣強(qiáng)度下降,最終導(dǎo)致?lián)舸?

熱擊穿的特點(diǎn)是:擊穿電壓隨溫度的升高而下降,擊穿電壓與散熱條件有關(guān),如電介質(zhì)厚度大,則散熱困難,因此擊穿電壓并不隨電介質(zhì)厚度成正比增加;當(dāng)外施電壓頻率增高時(shí),擊穿電壓將下降。

電化學(xué)擊穿

固體電介質(zhì)受到電、熱、化學(xué)和機(jī)械力的長(zhǎng)期作用時(shí),其物理和化學(xué)性能會(huì)發(fā)生不可逆的老化,擊穿電壓逐漸下降,長(zhǎng)時(shí)間擊穿電壓常常只有短時(shí)擊穿電壓的幾分之一,這種絕緣擊穿成為電化學(xué)擊穿。

電介質(zhì)擊穿液體電介質(zhì)擊穿

純凈液體電介質(zhì)與含雜質(zhì)的工程液體電介質(zhì)的擊穿機(jī)理不同。對(duì)前者主要有電擊穿理論和氣泡擊穿理論,對(duì)后者有氣體橋擊穿理論。沿液體和固體電介質(zhì)分界面的放電現(xiàn)象稱為液體電介質(zhì)中的沿面放電。這種放電不僅使液體變質(zhì),而且放電產(chǎn)生的熱作用和劇烈的壓力變化可能使固體介質(zhì)內(nèi)產(chǎn)生氣泡。經(jīng)多次作用會(huì)使固體介質(zhì)出現(xiàn)分層、開(kāi)裂現(xiàn)象,放電有可能在固體介質(zhì)內(nèi)發(fā)展,絕緣結(jié)構(gòu)的擊穿電壓因此下降。脈沖電壓下液體電介質(zhì)擊穿時(shí),常出現(xiàn)強(qiáng)力氣體沖擊波(即電水錘),可用于水下探礦、橋墩探傷及人體內(nèi)臟結(jié)石的體外破碎。

電介質(zhì)擊穿氣體電介質(zhì)擊穿

在電場(chǎng)作用下氣體分子發(fā)生碰撞電離而導(dǎo)致電極間的貫穿性放電。其影響因素很多,主要有作用電壓、電板形狀、氣體的性質(zhì)及狀態(tài)等。氣體介質(zhì)擊穿常見(jiàn)的有直流電壓擊穿、工頻電壓擊穿、高氣壓電擊穿、沖擊電壓擊穿、高真空電擊穿、負(fù)電性氣體擊穿等??諝馐呛芎玫臍怏w絕緣材料,電離場(chǎng)強(qiáng)和擊穿場(chǎng)強(qiáng)高,擊穿后能迅速恢復(fù)絕緣性能,且不燃、不爆、不老化、無(wú)腐蝕性,因而得到廣泛應(yīng)用。為提供高電壓輸電線或變電所的空氣間隙距離的設(shè)計(jì)依據(jù)(高壓輸電線應(yīng)離地面多高等),需進(jìn)行長(zhǎng)空氣間隙的工頻擊穿試驗(yàn)。

電介質(zhì)擊穿

dielectric breakdown

固體電介質(zhì)擊穿 導(dǎo)致?lián)舸┑淖畹团R界電壓稱為擊穿電壓。均勻電場(chǎng)中,擊穿電壓與介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱擊穿場(chǎng)強(qiáng),又稱介電強(qiáng)度)。它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強(qiáng)度。不均勻電場(chǎng)中,擊穿電壓與擊穿處介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng),它低于均勻電場(chǎng)中固體介質(zhì)的介電強(qiáng)度。固體介質(zhì)擊穿后,由于有巨大電流通過(guò),介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)熔化或燒焦的通道,或出現(xiàn)裂紋。脆性介質(zhì)擊穿時(shí),常發(fā)生材料的碎裂,可據(jù)此破碎非金屬礦石。

導(dǎo)致?lián)舸┑淖畹团R界電壓稱為擊穿電壓.均勻電場(chǎng)中,擊穿電壓與介質(zhì)厚度之比稱為擊穿電場(chǎng)強(qiáng)度(簡(jiǎn)稱擊穿場(chǎng)強(qiáng),又稱介電強(qiáng)度).它反映固體電介質(zhì)自身的耐電強(qiáng)度.不均勻電場(chǎng)中,擊穿電壓與擊穿處介質(zhì)厚度之比稱為平均擊穿場(chǎng)強(qiáng),它低于均勻電場(chǎng)中固體介質(zhì)的介電強(qiáng)度.固體介質(zhì)擊穿后,由于有巨大電流通過(guò),介質(zhì)中會(huì)出現(xiàn)熔化或燒焦的通道,或出現(xiàn)裂紋.脆性介質(zhì)擊穿時(shí),常發(fā)生材料的碎裂,可據(jù)此破碎非金屬礦石.

固體電介質(zhì)擊穿有3種形式 :電擊穿,熱擊穿和電化學(xué)擊穿.

電擊穿是因電場(chǎng)使電介質(zhì)中積聚起足夠數(shù)量和能量的帶電質(zhì)點(diǎn)而導(dǎo)致電介質(zhì)失去絕緣性能.熱擊穿是因在電場(chǎng)作用下,電介質(zhì)內(nèi)部熱量積累,溫度過(guò)高而導(dǎo)致失去絕緣能力.電化學(xué)擊穿是在電場(chǎng),溫度等因素作用下,電介質(zhì)發(fā)生緩慢的化學(xué)變化,性能逐漸劣化,最終喪失絕緣能力.固體電介質(zhì)的化學(xué)變化通常使其電導(dǎo)增加 , 這會(huì)使介質(zhì)的溫度上升,因而電化學(xué)擊穿的最終形式是熱擊穿.溫度和電壓作用時(shí)間對(duì)電擊穿的影響小,對(duì)熱擊穿和電化學(xué)擊穿的影響大;電場(chǎng)局部不均勻性對(duì)熱擊穿的影響小,對(duì)其他兩種影響大.

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