Elektriskā kļūme

Dielektriķa sadalīšanās procesu, kas notiek elektronu triecienjonizācijas laikā starpatomu, starpmolekulāro vai starpjonu saišu pārrāvuma dēļ, sauc par elektrisko sabrukumu. Elektriskās atteices ilgums svārstās no dažām nanosekundēm līdz desmitiem mikrosekunžu.

Atkarībā no tā rašanās apstākļiem elektriskie bojājumi var būt kaitīgi vai labvēlīgi. Noderīga elektriskā bojājuma piemērs ir aizdedzes sveces izlāde iekšdedzes dzinēja cilindra darba zonā. Kaitīgas atteices piemērs ir elektrolīnijas izolatora atteice.

Elektriskā pārrāvuma brīdī, kad tiek pielikts spriegums virs kritiskā (virs pārrāvuma sprieguma), strāva cietā, šķidrā vai gāzveida dielektrikā (vai pusvadītājā) strauji palielinās. Šī parādība var ilgt īsu laika periodu (nanosekundes) vai pastāvēt ilgu laiku, tāpat kā loks sākas un turpina degt gāzē.

Tā vai cita dielektriķa elektriskā pārrāvuma izturība Epr (dielektriskā izturība) ir atkarīga no dielektriķa iekšējās struktūras un gandrīz nav atkarīga no temperatūras, ne no parauga izmēra, ne no pielietotā sprieguma frekvences. Tātad gaisam dielektriskā izturība normālos apstākļos ir aptuveni 30 kV / mm, cietiem dielektriķiem šis parametrs ir diapazonā no 100 līdz 1000 kV / mm, savukārt šķidrumam tas būs tikai aptuveni 100 kV / mm.

Jo blīvāki ir strukturālie elementi (molekulas, joni, makromolekulas utt.), jo mazāka kļūst apskatāmā dielektriķa sabrukšanas izturība, jo palielinās elektronu vidējais brīvais ceļš, tas ir, elektroni iegūst pietiekami daudz enerģijas, lai jonizētu atomi vai molekulas pat ar zemāku pielietoto elektrisko lauku intensitāti.

Dielektrikā izveidotā elektriskā lauka neviendabīgums, kas saistīts ar cieta dielektriķa iekšējās struktūras neviendabīgumu, spēcīgi ietekmē šāda dielektriķa dielektriskā izturība… Ja dielektriķi, kura struktūra ir neviendabīga, ievada vienāda stipruma elektriskajā laukā, tad elektriskais lauks dielektriķa iekšpusē būs nehomogēns.

Mikroplaisas, poras, ārējie ieslēgumi, kuru pārrāvuma stiprības vērtība ir mazāka nekā pašam dielektriķim, radīs neviendabīgumu elektriskā lauka intensitātes shēmā dielektriķa iekšienē, kas nozīmē, ka lokālajiem apgabaliem dielektriķa iekšienē būs lielāka stiprība. un sabrukums var notikt pie sprieguma, kas ir zemāks par būtu sagaidāms no pilnīgi viendabīga dielektriķa.

Porainu dielektriķu, piemēram, kartona, papīra vai lakotu audumu, pārstāvji izceļas ar īpaši zemiem pārrāvuma sprieguma rādītājiem, jo ​​to tilpumā izveidotais elektriskais lauks ir krasi neviendabīgs, kas nozīmē, ka intensitāte vietējās vietās būs lielāka - augsta un sabrukums notiks pie zemāka sprieguma. Vienā vai otrā veidā cietās daļiņās elektriskā sabrukšana var notikt trīs mehānismos, par kuriem mēs runāsim tālāk.

Pirmais cietas vielas elektriskās sadalīšanās mehānisms ir tāds pats iekšējais sadalījums, kas saistīts ar lādiņa nesēja iegūšanu pa vidējo brīvās enerģijas ceļu, kas ir pietiekams gāzes molekulu vai kristāla režģa jonizēšanai, kas palielina lādiņnesēju koncentrāciju. Šeit brīvie lādiņu nesēji veidojas kā lavīna, līdz ar to strāva palielinās.

Sadalījums, kas notiek dielektrikā saskaņā ar šo mehānismu, var būt masīvs vai virspusējs. Pusvadītājiem virsmas sadalīšanos var saistīt ar tā saukto pavedienu efektu.

Kad pusvadītāja vai dielektriķa kristāliskais režģis tiek uzkarsēts, var notikt otrs elektriskās sabrukšanas mehānisms, termiskais sadalījums. Paaugstinoties temperatūrai, brīvajiem lādiņnesējiem kļūst vieglāk jonizēt režģa atomus; tāpēc pārrāvuma spriegums samazinās. Un tas nav tik svarīgi, vai sildīšana notika no mainīga elektriskā lauka iedarbības uz dielektriķi vai vienkārši no siltuma pārneses no ārpuses.

Trešais cietas vielas elektriskās sadalīšanās mehānisms ir izlādes sadalīšana, ko izraisa porainā materiālā adsorbēto gāzu jonizācija. Šāda materiāla piemērs ir vizla. Vielas porās ieslodzītās gāzes vispirms tiek jonizētas, rodas gāzes noplūdes, kas pēc tam noved pie pamatvielas poru virsmas iznīcināšanas.