Методическое пособие к лабораторным работам №5 9 для студентов II курса

2. Теоретическое введение


2.1. Пробой газов

Под действием электрического поля заряженные частицы (электроны, отрицательные и положительные ионы газа) перемещаются в направлении поля или против него в зависимости от их знака и приобретают на длине свободного пробега дополнительную к тепловой энергию:

(1)

где Е – напряженность электрического поля; q – заряд частицы; λ - длина свободного пробега.

Если эта энергия становится равной или большей энергии ионизации газовых молекул W_и, то при столкновении с молекулой газа происходит ударная ионизация, т.е. расщепление молекулы на электрон и положительный ион. Освобожденный «вторичный» электрон под действием поля, в свою очередь, ионизует следующие молекулы газа, формируя, таким образом, электронную лавину.
Электронная лавина, достигая анода, интенсивно ионизует газ вблизи этого электрода, доводя его концентрацию до критической величины. Положительная ионная лавина начинает продвигаться от анода к катоду, насыщаясь электронами. Полученная плазма, достигая катода, производит генерацию свободных электронов из него. Эти новые носители заряда образуют устойчивый ток пробоя по проводящему плазменному каналу.
В однородном поле пробой газа наступает внезапно с образованием электрической искры, в неоднородном поле ему предшествует явление короны. Пробивное напряжение при однородном поле выше пробивного напряжения в неоднородном поле при прочих равных условиях. Кроме этого, пробивное напряжение и электрическая прочность газа зависят от рода тока, давления и химического состава газа.


2.2. Пробой жидких диэлектриков

Механизм пробоя и значение электрической прочности диэлектрических жидкостей зависят от степени их очистки.

На величине электрической прочности Е_пр жидких диэлектриков весьма резко сказываются форма электродов и расстояние между ними. Поэтому измерение Е_пр электротехнических масел проводят в стандартном пробойнике – керамическом сосуде с латунными электродами: диаметр 25 мм, радиус закругления краев 2.5 мм, расстояние между электродами 2.5 мм.
Поскольку на электрическую прочность жидкого диэлектрика существенно влияют газовые включения, подачу напряжения после заливки масла в пробойник можно производить, выждав некоторое время, чтобы пузырьки воздуха успели выйти из жидкости.

3.