Исследование неполного пробоя диэлектриков и стекла
Аннотация
Исследования электрического пробоя твердых диэлектриков в резко неоднородных полях привело к установлению ряда интересных явлений для неполного и последовательного пробоев. В статье проанализированы свойства неполного пробоя диэлектриков. Неполный пробой зависит от величины приложенного напряжения, времени, толщины, скорости роста длины трещин. В электрическом поле на поверхности воздушных включений появляются заряды. Когда напряженность поля, вызванная этими поверхностными зарядами, достигнет напряжения пробоя воздушных включений, начинается ионизация воздуха. Ионизация будет происходить до тех пор, пока ионы воздуха не нейтрализуют поверхностные заряды. После этого цикл повторяется. Соотношение сил электромагнитного поля притяжения и отталкивания при сближении атомов определяет стабильное существование твердого тела и его механические характеристики, адгезию, поверхностное натяжение. В работе получены формулы для расчета энергии адгезии, приведены данные расчета. Теоретические значения этих величин могут быть использованы при проведении сравнительного анализа изменения энергии адгезии для различных твердых материалов. Проведено исследование электрического пробоя стекла, покрытого электропроводящей пленкой. Часть пленки (2...3 мм шириной) удалялась лазером, и создавались изоляционные «отсечки». В электрическом поле наличие отсечек на поверхности стекла, покрытого проводящей пленкой, вызывает неоднородности распределения электрического поля. Эти неоднородности концентрируются по периметру изоляционных «отсечек» и в углах. Для исследования электрического пробоя стекла были приготовлены образцы стекла с различными типами форматирования: линейные отсечки, отсечки с периметром квадрата или прямоугольника. На нижнем электроде пробивной установки пластина стекла лежала чистой стороной, верхний электрод устанавливался на пленку, окруженную отсечками или изолированными полосами без пленки. Исследование электрического пробоя проводилось на переменном токе, пробой возникал по периферии пленки на границе с отсечками. В эксперименте выявлено, что при пробое наблюдаются многочисленные разряды по границе пленки и изоляционной полосы, а на поверхности стекла в местах ионизации воздуха возникает оплавление стекла. Приведены экспериментальные данные неполного пробоя стекла с различной конфигурацией, с отсечками / без отсечек, покрытыми пленками с одной стороны. Показано, что в стекле неполные пробои встречаются при напряженности поля меньше, чем настоящие пробои, что характерно для газовой среды, в котором происходит пробой.
Литература
2. Сканави Г.И. Физика диэлектриков (область сильных полей). М.: Физматлит, 1958.
3. Кустов Е.Ф., Серебрянников С.В., Кустов М.Е. Потери на ионизацию газовых включений и неполный пробой диэлектриков на основе стекла // Электричество. 2016. № 2. С. 5—7.
4. Кустов М.Е. Исследование электроизоляционных свойств стекла с электрообогревающими пленками для технологии производства изделий конструкционной оптики: Автореф. дисс. … канд. техн. наук. М., 2016.
5. Кустов М.Е., Кустов Е.Ф., Мирошниченко А. Ю., Шеметова В. К. Упругость твердых тел в модели двойного слоя // Вестник МЭИ. 2013. № 6. С. 162—169.
6. Кустов Е.Ф., Кустов М.Е. Поверхностное натяжение расплавов неорганических веществ // Вестник МЭИ. 2013. № 4. С. 216—226.
7. Кустов М.Е. Поверхностное натяжение и адгезия неорганических веществ // Известия Академии инженерных наук им. А. М. Прохорова. 2013. № 3. С. 93—105.
#
1. Aleksandrov A.P., Val'ter A.F., Vul B.M. i dr. Fizika Dielektrikov /A.F. Val'ter, red. M.-L., 1932. (in Russian).
2. Skanavi G.I. Fizika Dielektrikov (оblast' Sil'nykh Poley). M.: Fizmatlit, 1958. (in Russian).
3. Kustov E.F., Serebryannikov S.V., Kustov M.E. Poteri na Ionizatsiyu Gazovykh Vklyucheniy i Nepolnyy Proboy Dielektrikov na Osnove Stekla // Elektrichestvo. 2016;2:5—7. (in Russian).
4. Kustov M.E. Issledovanie Elektroizolyatsionnykh Svoystv Stekla s Elektroobogrevayushchimi Plenkami dlya Tekhnologii Proizvodstva Izdeliy Konstruktsionnoy Optiki: Avtoref. Diss. … Kand. Tekhn. Nauk. M., 2016. (in Russian).
5. Kustov M.E., Kustov E.F., Miroshnichenko A. Yu., SHemetova V. K. Uprugost' Tverdykh Tel v Modeli Dvoynogo Sloya // Vestnik MPEI. 2013;6:162—169. (in Russian).
6. Kustov E.F., Kustov M.E. Poverkhnostnoe Natyazhenie Rasplavov Neorganicheskikh Veshchestv // Vestnik MPEI. 2013;4:216—226. (in Russian).
7. Kustov M.E. Poverkhnostnoe Natyazhenie i Adgeziya Neorganicheskikh Veshchestv // Izvestiya Akademii Inzhenernykh Nauk im. A. M. Prokhorova. 2013;3:93—105. (in Russian).
