Файл: Балыгин, И. Е. Электрические свойства твердых диэлектриков.pdf

оказывались соизмеримыми с толщиной пленок, снижение прекра­ щалось. На основании этого сделано заключение о том, что про­ бой формируется преимущественно в межсферолитном простран­ стве с более рыхлой структурой.

Электрическая прочность отдельных пластин из полиэтилена при постоянном напряжении достаточно высока (600—800 кв/мм), но сильно зависит от температуры. Постоянство Епр сохраняется только до температуры 0°С. Однако качество этого пластика мож­ но значительно улучшить действием радиационного облучения. Облученный полиэтилен за границей получил название ирратен и гирад. При этой операции из цепочки полиэтилена отщепляется атом водорода, следовательно, освобождаются валентности, и цепи могут снова соединяться. В результате получается прочный, аморфизированный материал. Электрические свойства его остаются не­ изменными, но возрастает термическая стабильность. Он выдержи­ вает нагревание до 200° С, а кратковременно может эксплуатиро­ ваться и при 300° С [2-21].

Электрическая прочность этого пластика при переменном на­ пряжении значительно ниже, чем при постоянном. В случае увели­ чения частоты Еир уменьшается и также зависит от длительности приложения напряжения. Поэтому зависимость £ прэтого пластика удобно выражать в функции от произведения fr. Примеси и газо­ вые включения снижают Дц,- При частотах порядка нескольких

ионной бомбардировки при разрядах в газовых, порах. Эти разряды появляются только при определенном Ua (ионизационном). Начало разрядов в основном знаменует и начало старения изоляции.

Данные о £пр различных полиэтиленов при резко неоднород­ ном поле приводятся в [2-22]. Электрическая прочность этих плас­ тиков зависит также и от механических натяжений, длины кабеля с полиэтиленовой изоляцией и толщины изолирующего слоя [2-23].

При резко неоднородных электрических полях у острий в толще полиэтилена образуются дендриты. При переменном напряжении и электродах из острий они растут с обоих электродов. Рост их зави­ сит от величины приложенного напряжения. Представляет интерес то обстоятельство, что при широко разветвленных дендритах около острий выделяется газ, который в некоторых случаях выталкивает острие из толщи полиэтилена. Ветвления зарождаются у положи­ тельных острий в направлении к отрицательному электроду до пол­ ного закорачивания [2-24]. До окончательного пробоя образца с момента образования микроскопических ответвленйй могут пройти дни, недели и даже месяцы. Рост их и вообще может пре­ кратиться. По [2-25] образование дендритов в полиэтилене высо­ кого давления (П-2008-к) сопровождается появлением частичных разрядов в изоляции. Степень ее повреждения может быть оце­ нена кажущейся интенсивностью этих разрядов. Некоторые дан­ ные по образованию дендритов в отрезках кабелей с полиэтилено­ вой изоляцией можно найти в [2-26].

36

Такого же рода неполные пробои с образованием темных дендритов наблюдаются в резине и органическом стекле.

Полипропилен, как известно, получают из углеводородов нефти и нефтяных газов. Некоторые его физико-химические свойства при­ водятся ниже:

ложение замещенных групп, т. е. стереорегулярное строение. При

прочность двухосно-ориентированных пленок из полипропилена. Показано, что даже при неглубоких выемках на поверхности плас­ тика электрическое поле искажается, а значения Епѵ снижаются.

Полихлорвинил (СН2—СНС1)„ имеет малую влагопроницае­ мость. Он с успехом применяется для производства силовых кабе­ лей, особенно, для вертикальных прокладок (в шахтах) на напря­ жение до 10 кв. Электрическая прочность этого электроизолирую-' щего материала зависит от толщины диэлектрика. На рис. 2-13 приведены соответствующие данные для пластика Р-230 при посто­ янном 2 и переменном токе. Исследовались пленки и пластины.

37

Пробивались не менее ста образцов одной толщины в трансфор­ маторном масле с 2 0 %-ной примесью дибутилфталата ( р ~ 108 ом-

•см). Электроды применялись плоские. Верхний электрод имел диаметр 25 мм и закругленные края. Из кривых рис. 2-13 видно, что при переменном напряжении (50 гц) Еиѵ значительно ниже, чем при постоянном [2-28].

Для интервала толщин 0,25—1 мм опытные кривые могут быть представлены формулой Епу)= АМ^, кв/мм, где I — толщина пла­ стинки, а А — постоянная, характерная для данного материала и формы приложенного напряжения.

Полистирол [СН2СН(С6Н5) ] П с е — 2,5 и р «10 19 ом-см по зна­ чению р близок к янтарю. Этот материал применяется главным образом для изготовления конденсаторов. Зависимость его элек­ трической прочности от температуры представлена на рис. 2-14. Однако столь высокие значения Еир у стирофлекса получаются только при электродах площадью в несколько квадратных санти­ метров. При увеличении этой площади Еир сильно снижается. На­ пример, для конденсаторных секций из двух слоев пленки толщи­ ной 20 мкм и емкостью 0,17 мкф Е„ѵ снижается в несколько десятков раз. Кривая зависимости Enr>= f(t) для таких секций при­ водится на рис. 2-15.

Г Л А В А Т Р Е Т Ь Я

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ КЕРАМИЧЕСКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ В СИЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЯХ

3-1. Зависимость электропроводности некоторых радиокерамических диэлектриков

от напряженности приложенного поля при различных температурах

Закономерности изменения электропроводности о диэлектриков в сильных электрических полях важны во многих отношениях. По характеру возрастания о можно, например, получить представле­

38

ние о предпробивных процессах в диэлектриках и о природе носи­ телей тока. Начиная с некоторой величины напряженности Е0, за­ кон Ома обычно перестает соблюдаться. Электропроводность бы­ стро возрастает до момента пробоя. Характер такого возрастания несомненно зависит от химического состава диэлектрика и его структуры. При этом важным моментом является природа элек­ тропроводности. Но в случае напряженностей поля, близких к про­ бивным, у многих диэлектриков даже с ионной проводимостью образуются электронные лавины, которые и осуществляют элек­ трический пробой.

к некоторым диэлектрикам в определенном диапазоне напряжен­ ностей приложенного поля.

Несколько иную формулу предложил Френкель:

часть диэлектрической проницаемости вещества, равная квадрату коэффициента преломления света, k — постоянная Больцмана и Т — абсолютная температура.

Формулу (3-1), как показали опыты, нельзя применять к ка­ менной соли, окиси алюминия и к слюде. У них в области напря­ женностей (14-3,5) -105 в/мм Ina оказался линейно зависящим от

У Е , т. е. для возрастания а применима формула (3-2). По другим данным для слюды при £' = 8 - 104Ч-1,4-ІО5 в/мм возрастание а про­ исходит по формуле (3-1), а при более высоких значениях Е уже по формуле (3-2).

Несколько иное выражение вывел Фрейлих [3-1] для кристал­

дов между зоной проводимости и уровнями возбуждения. Эта фор­ мула предполагает возрастание о за счет электронной проводи­ мости при условии, что столкновения между электронами в зонах проводимости и в валентной случаются более часто, чем между электронами зоны проводимости и вибрирующей решеткой крис­ талла. Эта формула применима только для напряженностей поля, близких к пробивным.

39