Elektros gedimas
Dielektriko skilimo procesas, vykstantis elektronų smūginės jonizacijos metu dėl tarpatominių, tarpmolekulinių ar tarpjoninių ryšių plyšimo, vadinamas elektriniu skilimu. Elektros gedimo trukmė svyruoja nuo kelių nanosekundžių iki dešimčių mikrosekundžių.
Priklausomai nuo įvykio aplinkybių, elektros žala gali būti žalinga arba naudinga. Naudingo elektros gedimo pavyzdys yra uždegimo žvakės iškrovimas vidaus degimo variklio cilindro darbo zonoje. Žalingo gedimo pavyzdys yra elektros linijos izoliatoriaus gedimas.
Elektros gedimo momentu, kai įtampa viršija kritinę (virš gedimo įtampos), srovė kietame, skystame ar dujiniame dielektrike (arba puslaidininkyje) smarkiai padidėja. Šis reiškinys gali trukti trumpą laiką (nanosekundes) arba užsitęsti ilgą laiką, kaip tik prasideda lankas ir toliau dega dujose.
Vieno ar kito dielektriko elektrinis pramušimo stipris Epr (dielektrinis stipris) priklauso nuo dielektriko vidinės sandaros ir beveik nepriklauso nuo temperatūros, nei nuo bandinio dydžio, nei nuo taikomos įtampos dažnio. Taigi, orui dielektrinis stipris normaliomis sąlygomis yra apie 30 kV / mm, kietiems dielektrikams šis parametras yra nuo 100 iki 1000 kV / mm, o skysčio - tik apie 100 kV / mm.
Kuo tankesni yra struktūriniai elementai (molekulės, jonai, makromolekulės ir kt.), tuo mažesnis atitinkamo dielektriko skilimo stiprumas, nes didėja vidutinis laisvas elektronų kelias, ty elektronai įgyja pakankamai energijos, kad galėtų jonizuoti atomų ar molekulių net esant mažesniam taikomų elektrinių laukų intensyvumui.
Dielektrike susidariusio elektrinio lauko nehomogeniškumas, susijęs su kietojo dielektriko vidinės sandaros nehomogeniškumu, stipriai veikia tokio dielektriko dielektrinis stipris… Jei dielektrikas, kurio struktūra yra nehomogeniška, įvedamas į vienodo stiprumo elektrinį lauką, tada dielektriko viduje esantis elektrinis laukas bus nehomogeniškas.
Mikroįtrūkimai, poros, išoriniai intarpai, kurių skilimo stiprio vertė yra mažesnė nei paties dielektriko, dielektriko viduje sukels elektrinio lauko stiprumo modelio nehomogeniškumą, o tai reiškia, kad vietinės vietos dielektriko viduje bus stipresnės. o gedimas gali įvykti esant žemesnei nei įtampai. būtų galima tikėtis iš visiškai vienalyčio dielektriko.
Poringų dielektrikų, tokių kaip kartonas, popierius ar lakuotas audinys, atstovai išsiskiria ypač žemais gedimo įtampos rodikliais, nes jų tūryje susidaręs elektrinis laukas yra smarkiai nehomogeniškas, o tai reiškia, kad intensyvumas vietinėse zonose bus didesnis – didelis ir gedimas įvyks esant žemesnei įtampai. Vienu ar kitu būdu kietose dalelėse elektrinis gedimas gali vykti trimis mechanizmais, kuriuos aptarsime toliau.
Pirmasis kietosios medžiagos elektrinio skilimo mechanizmas yra tas pats vidinis skilimas, kuris yra susijęs su įkrovos nešiklio, kurio pakanka jonizuoti dujų molekulėms arba kristalinei gardelei, įgijimu vidutiniame laisvosios energijos kelyje, o tai padidina krūvininkų koncentraciją. Čia laisvieji krūvio nešėjai susidaro kaip lavina, todėl srovė didėja.
Pagal šį mechanizmą dielektrike atsirandantis gedimas gali būti tūrinis arba paviršinis. Puslaidininkių paviršiaus skilimas gali būti susijęs su vadinamuoju gijiniu efektu.
Kai puslaidininkio ar dielektriko kristalinė gardelė įkaista, gali įvykti antrasis elektrinio skilimo mechanizmas – terminis skilimas. Kylant temperatūrai, laisvieji krūvininkai lengviau jonizuoja gardelės atomus; todėl gedimo įtampa mažėja. Ir ne taip svarbu, ar kaitinimas įvyko dėl kintamo elektrinio lauko poveikio dielektrikui, ar tiesiog dėl šilumos perdavimo iš išorės.
Trečiasis kietosios medžiagos elektrinio skilimo mechanizmas yra išlydžio skilimas, kurį sukelia akytoje medžiagoje adsorbuotų dujų jonizacija. Tokios medžiagos pavyzdys yra žėrutis. Medžiagos porose įstrigusios dujos pirmiausia yra jonizuojamos, atsiranda dujų nuotėkis, dėl kurio sunaikinamas pagrindinės medžiagos porų paviršius.