介電強度試驗機有哪些理論知識

介電強度試驗機有哪些理論知識

一、介質在電場中的破壞 

1. 概念 

v 介質的擊穿：外加電場強度超過某一臨界值時，材料中形成 或存在電荷順利通過的擊穿“隧道"，使材料破壞，介質由 介電狀態變為導電狀態的現象。 

v 介電強度：使介質發生擊穿的臨界電場強度。

2. 電擊穿 

v 固體介質電擊穿的碰撞理論： 

?強電場作用下，固體導帶中因冷或熱發射存在一些電子， 這些電子被加速，獲得動能； 

?高速電子與晶格振動相互作用，把能量傳遞給晶格； 

?一定溫度和場強下平衡時，固體介質有穩定的電導； 

?當電子從電場中獲得能量大于傳遞給晶格振動能量時， 電子動能越來越大； 

?大到一定值，電子與晶格振動的相互作用導致電離產生新電子，使電子數目迅速增加，電導進入不穩定狀態， 發生擊穿。

3. 熱擊穿 

v 熱擊穿的本質： 

?處于電場中的介質，由于介質損耗而受熱； 

?當外加電壓足夠高時，散熱和發熱從平衡狀態轉入非平 衡狀態； 

?若發熱量比散熱量多時，熱量就在介質內部聚集，使介 質溫度升高； 

?溫度升高又導致電導率和損耗的進一步增加，介質的溫 度將越來越高，直至出現破壞。

二、無機材料的擊穿 

1. 不均勻介質中的電場分配 

v 假設不均勻介質結構由兩層介質組成，在系統上加直流電壓 U，利用串聯模型導出：

2. 電離擊穿 

?材料中存在氣孔，導致均勻性降低； 

?氣體的電導率和介電常數很小，加上電壓后電場較高， 而氣體本身抗電強度比固體介質低得多； 

?發生強烈的氣體放電，即電離，產生大量的熱量； 

?氣孔附近局部區域強烈過熱，在材料內部形成相當高的 內應力； 

?當熱應力超過一定限度時，材料喪失機械強度而發生破 壞，以致介電強度喪失，造成擊穿； 

?這種擊穿稱為電-機械-熱擊穿。

v 介電強度與樣品的尺寸有關：樣品尺寸減小，在一定應力下， 存在可導致材料擊穿的缺陷相應減小。 

v 電壓老化或化學擊穿：大量的氣孔放電，在介質內部引起不 可逆的物理化學變化，使介質擊穿電壓下降。

3. 表面放電和邊緣擊穿 

(1) 表面放電： 

?固體材料常處于氣體媒介中，擊穿時介質本身未擊穿， 但有火花掠過它的表面。 

(2) 邊緣擊穿： 

?電極邊緣常常電場集中，因而擊穿常在電極邊緣發生。