Отчёт по материаловедению. Электрический пробой в диэлектриках

• Название: Электрический пробой в диэлектриках
• Анкор: Отчёт по материаловедению
• Дата: 29.03.2023
• Размер: 80.9 Kb.
• Имя файла: Otchyot_2_laba (2).docx
• Тип: Лабораторная работа; #1024734

Министерство образования и науки Российской Федерации

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

ПО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЮ

ОТЧЕТ

Тема:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПрОБОЙ В ДИЭЛЕКТРИКАХ

Выполнили студенты: ЭРС-20-2 Селезнев Ю.Н.

^{(шифр группы)} Чипизубов Р.Н.

Писманик М.Д.

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Проверил преподаватель: ассистент Богданов И.А.

^{(должность) (подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2022

Теоретические сведения

Пробой диэлектрика (или же нарушение его электрической прочности) ­­– это явление, при котором диэлектрик в электрическом поле теряет свои электроизоляционные свойства, если напряженность поля превышает некоторое критическое значение E_пр.

Электрическая прочность (E_пр) – характеристика диэлектрика, минимальная напряженность электрического поля, при которой наступает электрический пробой.



U_пр – пробивное напряжение (минимальное напряжение, при котором происходит пробой). [В]

h – толщина диэлектрика. [м]

Виды пробоев

1. 
   Ионизационный, связанный с ударной и фотоионизацией.
   
2. 
   Чисто электрический – за счет возникающий лавины электронов.
   
3. 
   Электрохимический – связан с возникновением химических процессов в диэлектрике под действием электрического поля.
   
4. 
   Электротепловой – обусловлен нарушением теплового равновесия вследствие больших диэлектрических потерь и недостаточности теплоотдачи.
   
5. 
   Поверхностный – связан с появлением короны, искры, проводящего канала по поверхности.
   

В данной лабораторной работе мы наблюдаем ионизационный пробой. Заряженная частица газа, например электрон, в электрическом поле получает направленное ускоренное движение. При этом она приобретает энергию W_част, зависящую от заряда частицы q, средней длины её свободного пробега λ_ср и напряженности поля E:



Если энергия частицы станет равной или больше энергии ионизации данного газа, то начнется ударная ионизация, приводящая через 10^-7…10^-8 секунды к пробою газа.

Энергия ионизации газа при данных условиях (температура, давление) величина постоянная, следовательно можно записать:

= const



1–Ударная ионизация

В ряде случаев разогнанная частица может не ионизировать атом, а перевести его в возбужденное состояние. В следующий момент времени возбужденный атом высвобождает свою избыточную энергию в виде кванта электромагнитного излучения (испускает фотон), который, опережая основную лавину электронов, может ионизировать любой атом.

Такая лавина, образующая частично проводящие каналы вследствие внутренней фотоионизации, называется стримерами



2 – График зависимости электрической прочности от давления

Рабочие формулы:

U_np.cp = ∑ U_np. / n,

где U_np.cp – среднее значение напряжения пробоя.

Е_пр = U_пр/h,

где Е_пр – электрическая прочность.

Пример вычислений:

U_np.cp = = = 650(В)

Е_пр = = = 6500 (В/м)

Расстояние в минимодуле	№	Uпр	Uпр_ср	Епр
0,1	1	639	658,2	6582
	2	668
	3	665
	4	665
	5	654
0,15	1	969	958,6	6390,667
	2	939
	3	966
	4	965
	5	954

0,2	1	1296	1282,2	6411
	2	1275
	3	1270
	4	1287
	5	1283
0,25	1	1652	1615,4	6461,6
	2	1589
	3	1579
	4	1652
	5	1605
0,3	1	1703	1697,4	5658
	2	1700
	3	1689
	4	1711
	5	1684

Вывод: по итогу работы было проведено определение электрической прочности воздуха и зависимости электрической прочности воздуха от расстояния между электродами. По полученным результатам можно сделать экспериментальный вывод, что при увеличении расстояния между электродами электрическая прочность воздуха снижается.