Поведение макроскопически неоднородных твердых диэлектриков в сильном электрическом поле

• Автор: Лебедев, Сергей Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 252 с. : ил

• СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Барьерный эффект в диэлектриках

2. Влияние степени однородности внешнего электрического ПОЛЯ и электрофизических характеристик материала барьера на барьерный эффект

2.1. Барьерный эффект в резконеоднородном электрическом поле

2.2. Влияние барьеров на пробой трехслойных диэлектрических

систем в коаксиальной системе электродов

2.3. Влияние барьеров на пробой многослойных диэлектриков

в квазиоднородном поле

3. Влияние различных факторов на поведение неоднородных диэлектриков в электрическом поле

3.1. Влияние объемного заряда

3.2. Влияние удлинения разрядного канала и увеличения времени его развития вдоль границы раздела слоев трехслойного диэлектрика
3.3. Влияние неоднородной поляризации
3.3.1 Модель для расчета параметров спектров диэлектрической релаксации
3.3.2 Диэлектрическая дисперсия в изоляционных материалах и многослойных диэлектриках в слабом электрическом поле
3.3.3 Исследование диэлектрической проницаемости и tg8 неоднородных диэлектриков в сильном поле
* 3.4. Исследование влияния предварительной поляризации барьера
на пробивное напряжение воздушного промежутка
4. Обобщенный феноменологический подход к барьерному эффекту в
диэлектриках
4.1. Резконеоднородное поле
4.2. Коаксиальная система электродов

* 5. Разработка и исследование новых композиционных материалов
с заданными характеристиками и их применение в высоковольтных изоляционных конструкциях
5.1. Композиционные диэлектрические материалы с высокой диэлектрической проницаемостью
5.2. Композиционные диэлектрические материалы с нелинейной вольт-амперной характеристикой
Заключение
Список использованных источников
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы Изучение поведения неоднородных твердых диэлектриков в сильном электрическом поле связано с тем, что в отличие от изотропных диэлектрических материалов наличие макроскопических неоднородностей в виде границ раздела между компонентами изоляционной конструкции может приводить к возникновению локальных очагов усиления электрического поля. Перераспределение внутреннего электрического поля в неоднородных диэлектриках может быть обусловлено процессами неоднородной по объему поляризации, накоплением объемного заряда за счет наличия макроскопических границ раздела между материалами с различными электрофизическими характеристиками, механических напряжений вблизи макроскопических неоднородностей и т.п. Локальное усиление электрического поля может приводить к интенсивному старению и пробою изоляции высоковольтных конструкций. Простейшими случаями макроскопически неоднородных диэлектриков являются изоляционные системы, в которых применяется комбинация двух или нескольких диэлектриков (например, бумажно-масляная, или бумажно-пленочная изоляция). Регулирование распределения электрического поля в таких неоднородных диэлектриках позволяет в ряде случаев существенно повысить их эксплуатационные характеристики.
Типичным примером многослойной высоковольтной изоляции, иллюстрирующим возможность повышения эксплуатационных характеристик путем регулирования электрофизических характеристик диэлектрических материалов, является так называемая барьерная изоляция. В этом случае помещение дополнительного слоя (барьера) в основную изоляцию позволяет увеличивать величину пробивного напряжения, или время до пробоя изоляционного промежутка. Барьерный эффект известен более 75 лет и широко используется в технике высоких напряжений для повышения пробивного напряжения изоляционных промежутков в резконеоднородном внешнем поле. Однако отсутствие достоверной модели барьерного эффекта, пригодной для широкого круга экспериментальных условий, не позволяет грамотно подходить к проектированию высоковольтной изоляции с барьером. Существующие модели не дают полной
спаде 5 мкс. Испытательная напряженность поля составляла 100 кВ/мм. Было обнаружено, что образцы с максимальным значением внутреннего поля Евн имели минимальное число импульсов до пробоя, как показано на рис.2.6. Причем, коэффициент корреляции между числом импульсов до пробоя п и величиной внутреннего поля Евн при уровне значимости а = 0.05 составлял не менее
0.9. Одной из причин существования внутреннего поля в образцах в исходном состоянии может быть наличие пространственно неоднородной поляризации, формирующейся в поле механических напряжений и градиента температуры на стадии изготовления образцов.
пробоя п для образцов из ПММА.
Обнаруженная корреляционная связь между числом импульсов до пробоя п и величиной внутреннего поля Евн позволила нам сформулировать основу нового неразрушающего способа контроля состояния изоляционных конструкций [50,51].
Таким образом, влияние механических напряжений на время до зарождения дендритов и пробой диэлектриков может быть очень значительным и не только с точки зрения механической прочности как предполагается в [41-43], а