Електрична (діелектрична) міцність ізоляторів

Ми встановили, що питомий опір діелектрика велике, тому при наявності електричного поля в діелектрику виникає мізерно малий струм.

Однак якщо напруженість поля безперервно збільшувати, настане момент, коли струм в діелектрику різко зросте - відбудеться пробій діелектрика (ізолятора), в діелектрику з'явиться провідний канал. Пробій супроводжується тріском і світінням цього каналу.

У газах і іноді в рідинах має місце іонізаційний пробій. Сутність його полягає в тому, що ті деякі вільні електрони, які є в діелектрику, під впливом сил поля набувають такі швидкості, що їх зіткнення з молекулами призводять до відокремлення частини електронів від молекул. Молекули діелектрика розпадаються на іони і вільні електрони.

Новоутворені вільні електрони під дією сил поля набувають значні швидкості і стикаються з молекулами; таким чином, продовжується розпочатий процес іонізації газу (освіти з молекул іонів і електронів). В результаті в діелектрику з'являється значна кількість вільних зарядів: діелектрик перетворюється в провідник. Цей процес відбувається зазвичай не в усьому обсязі діелектрика, а у вузькому каналі, в якому і відбувається пробій.

У твердих тілах і в рідинах частіше має місце інша форма пробою: так званий тепловий пробій.

Відомо, що опір діелектриків при нагріванні, як правило, зменшується. При певних значеннях напруженості поля внаслідок збільшення сили струмів в діелектрику виникнуть місцеві нагріви (по шляху струмів).

Збільшилися внаслідок зменшення опору струми посилять ці нагріви, і в кінцевому підсумку процес закінчиться руйнуванням діелектрика і освітою в діелектрику провідного каналу. Тепловий пробій особливо часто відбувається в забруднених діелектриках, в яких сторонні тіла є сприятливими каналами для концентрації струмів.

На рис. 1 зображені два провідника, розділені ізолятором. Нехай різниця потенціалів між провідниками дорівнює U і провідники мають таку форму, що поле між ними є однорідним. Тоді напруженість поля Е = U / l (l - відстань між провідниками).
Якщо безперервно збільшувати U, настане момент, коли Е досягне значень, при яких діелектрик пробивається: в діелектрику з'являється провідний канал А.

Це значення Е називається пробивною напруженістю даного матеріалу. Пробій газів і рідин можна призупинити, знижуючи напругу, що приводить практично до зникнення струму. У твердих тілах пробою супроводжується руйнуванням матеріалу і часто обугливанием утворюється при пробої каналу. Таким чином, в діелектрику створюється для електричного струму какал, який зберігає значну провідність навіть при зменшенні напруженості поля.

Пробій може з'явитися результатом непідвищення напруги, а результатом дії інших факторів, що руйнують ізоляційні матеріали (наприклад, води, високої температури і т. Д.).

Збільшення провідності ізоляційних деталей свідчить про початок руйнування ізоляції. Тому при збільшенні провідності, т. Е. При зменшенні опору ізоляції електросистеми, необхідно вживати відповідних заходів.

Діелектрична (електрична) міцність матеріалів виражається в кв (кіловольт) на мм (міліметри).