Что такое пробивное напряжение

Что такое пробивное напряжение

Теория пробоя искрового промежутка. Когда анализируем осциллограмму нужно понимать откуда что берется и как возникает искровой промежуток. О свечах зажигания. Зазор 0.6 мм не понимают какой должен быть зазор 1 мм 1.1 мм.
рассмотрим идеальный случай. Есть два электрода

Механизм возникновения пробоя.

Воздух состоит из газов. Газы представляют собой 2 атомную молекулу,2 ядра которые связанны между собой единым электронным облаком. Ядра положительные, а электроны вокруг отрицательные. В любой момент времени мы находимся под действием ионизирующего излучения космоса.Частиц очень мелкие пронизывают воздух и пролетают на сквозь разрушая молекулы. Часть молекул всегда находит в разрушенном состоянии. Электрон вылетел от молекулы и отделился от положительного ядра. Если к электроду прикладываем напряжение, то молекула двигается к отрицательному электроду, а электрон к положительному электроду.

Что происходит при увеличении напряжения?

Поднимаем напряжение возрастает скорость. Повышаем напряжение ток увеличивается из-за того, что скорость движения растет. Возникает электрическое поле.Увеличивая напряжение, увеличивается сила, увеличивается ускорение приобретают ускорение и Запасают кинетическую энергию. Наступает момент когда разогнавшийся электрон или положительный ион, разгоняется настолько, что ударясь о молекулу она опять разбивается на положительно заряженный ион и электрон и так далее процесс лавинообразный.Это пробой искрового промежутка. Механизм возникновения пробоя. Нас интересует практическая модель свечка. От каких параметров будет зависеть пробой. Нас интересует при каком напряжении произойдет пробой. Диагностика авто. Если мы будем электроды раздвигать напряженность поля падает, и соответственно напряжения потребуется больше.

4) Полярность приложенного напряжения.
5) материал электродов.
Запомните: на холостом ходу напряжение пробоя от 5-15 кв любое значение будет нормальным список факторов.

Источник

Пробой диэлектриков

При напряженности электрического поля, превосходящей предел электрической прочности диэлектрика, наступает пробой. Пробой представляет собой процесс разрушения диэлектрика, в результате чего диэлектрик теряет электроизоляционные свойства в месте пробоя.

Величину напряжения, при котором происходит пробой диэлектрика, называют пробивным напряжением , а соответствующее значение напряженности электрического поля называется электрической прочностью диэлектрика .

Для равномерного электрического поля электрическая прочность (пробивная напряженность) диэлектрика определяется по формуле

Рис. 5-13. Изменение электрической прочности трансформаторного масла от содержания в нем воды.

Другие загрязнения (волокна, смолистые вещества и др.) подобно воде понижают электрическую прочность жидких диэлектриков.

Чистота поверхности электродов оказывает существенное влияние на электрическую прочность жидких диэлектриков.

Большая продолжительность воздействия электрического поля на жидкий диэлектрик вызывает резкое снижение пробивного напряжения (рис. 5-14).

Рис. 5-14. Зависимость пробивного напряжения жидкого диэлектрика от времени воздействия на него электрического поля.

Конфигурация электрического поля и полярность электродов также вызывают изменение пробивных характеристик жидких диэлектриков (рис. 5-15 и 5-16).

Пробивное напряжение жидких диэлектриков повышается с увеличением давления (рис. 5-17). Зависимость пробивного напряжения от давления заметно уменьшается с повышением степени очистки электроизоляционных жидкостей, что указывает на большое влияние газообразных примесей.

Рис. 5-17. Зависимость пробивного напряжения трансформаторного масла от давления при 50 Гц.1-невакуумированное масло; 2-вакуумированное масло.

При импульсных воздействиях напряжения на слой жидкого диэлектрика зависимости пробивного напряжения от давления практически не наблюдается. С увеличением плотности жидкого диэлектрика его электрическая прочность линейно возрастает.

Влияние температуры на пробивные характеристики жидких диэлектриков различно в зависимости от их химического состава и степени загрязнения примесями. Заметные изменения электрической прочности с температурой наблюдаются у электроизоляционных жидкостей сложного химического состава, особенно при наличии в них загрязнений (влага, газы и др.). По мере приближения к температуре кипения электрическая прочность жидких диэлектриков резко понижается.

Наибольший практический интерес представляют теории, посвященные процессам пробоя технических электроизоляционных жидкостей. В большинстве этих теорий (авторы Н. Н. Семенов и А. Ф. Вальтер, Эдлер и др.) пробой жидких диэлектриков рассматривается как тепловой процесс, в результате которого в слое жидкого диэлектрика образуются газовые или паровые каналы. Паровая и газовая фазы в жидком диэлектрике возникают при нагреве его токами проводимости, повышенные значения которых наблюдаются в наиболее загрязненных частях диэлектрика. При критических значениях напряженности электрического поля в газовых и паровых каналах начинает развиваться процесс ударной ионизации газа, завершающийся пробоем.

Пробой твердых диэлектриков представляет собой или чисто электрический процесс (электрическая форма пробоя), или тепловой процесс (тепловая форма пробоя). В основе электрического пробоя лежат явления, в результате которых в твердых диэлектриках имеет место лавинное возрастание электронного тока, подобно тому как это наблюдается в процессе ударной ионизации в газообразных диэлектриках.

Характерными признаками электрического пробоя твердых диэлектриков являются:

Характерными признаками теплового пробоя твердых диэлектриков являются:

Рис. 5-18. Зависимость пробивного напряжения твердого диэлектрика от температуры (при тепловом пробое).

Рис. 5-19. Зависимость пробивного напряжения твердого диэлектрика от длительности приложенного напряжения (при тепловом пробое).

При пробое твердых диэлектриков часто наблюдаются случаи, когда до определенной температуры имеет место электрический пробой, а затем в связи с дополнительным нагревом диэлектрика наступает процесс теплового пробоя диэлектрика (рис. 5-20).

Аналогичный переход электрической формы пробоя в тепловую происходит в зависимости от времени выдержки твердого диэлектрика под напряжением.

Согласно выводам теории теплового пробоя твердых диэлектриков (В. А. Фок, Н. Н. Семенов) можно подсчитать величину пробивного напряжения для простых электроизоляционных конструкций (пластины) по формулам

а) для постоянного напряжения

б) для переменного напряжения

где — функция величины,

По известным значениям вычисляют величину с и, воспользовавшись графиком (рис. 5-21), находят .

Рис. 5-21. Значения функции. К расчету пробивного напряжения твердого диэлектрика при тепловом пробое (по В. А. Фоку).

При неограниченном возрастании с величина стремится к пределу, равному 0,66.

Источник

Что такое пробивное напряжение

Пробой диэлектрика – это потеря изоляционных свойств материала при его нахождении в электрическом поле. В диэлектрике образуется канал проводимости. При пробое газообразного или жидкого диэлектрика в результате подвижности молекул после снятия напряжения «пробитый» участок восстанавливает свои первоначальные свойства.

Электрическая прочность – это минимальная напряженность однородного электрического поля, при которой происходит пробой диэлектрика.

Близкое к однородному поле можно получить на электродах в виде дисков с закругленными краями или в виде шаров при малом расстоянии между ними. При использовании листовых образцов и плоских электродов однородное поле получается лишь в средней части образца между электродами, у краев поле искажается.

Минимальное напряжение U_пр, приложенное к диэлектрику, и приводящее к образованию в нем проводящего канала, называется пробивным напряжением.

Полный пробой — канал проводимости проходит через всю толщу диэлектрика от одного электрода к другому

Неполный пробой (например, коронный разряд) — канал проводимости не достигает одного из электродов и

Частичный пробой происходит только в газовых или жидкостных включениях (порах) твердой изоляции.

Поверхностный пробой происходит по границе раздела фаз при совместном использовании диэлектриков, находящихся в различных агрегатных состояниях.

На электрическую прочность диэлектриков значительное влияние оказывает неоднородность образующегося в них электрического поля, которая, в свою очередь, зависит от степени неоднородности строения самого твердого диэлектрика.

Е _пр воздуха около 3 МВ/м, наибольших значений Е_пр при электрическом пробое у твердых диэлектриков достигает 10 2 – 10 3 МВ/м, у тщательно очищенных жидких диэлектриков Е_пр составляет примерно 10 2 МВ/м.

При T> T ₃ для U ₁ и при T> T ₂ для U ₂ нарушается тепловое равновесие, происходит прогрессирующий разогрев материала и пробой диэлектрика.

Пробивное напряжение при тепловом пробое:

Е _пр при тепловом пробое уменьшается при увеличении температуры, времени выдержки образца под напряжением и толщины диэлектрика из-за ухудшения теплоотвода от внутренних слоев.

1) Постоянное напряжение или низкие частоты: электрохимическое старение, приводящее к уменьшению электрического сопротивления.

2) На высоких частотах может происходить ионизация газа в закрытых порах, вызывающая тепловой эффект и восстановление (в керамике) окислов металлов переменной валентности. Электрохимический пробой также может наблюдаться во многих органических диэлектриках.

На электрохимический пробой сильно влияют электроды материалов (серебро способное диффундировать в керамику облегчает пробой, в отличие от золота).

Пробой газообразных диэлектриков

В газообразных диэлектриках есть некоторое количество свободных ионов и электронов, которые под действием электрического поля начинают перемещаться к аноду. Электрон при соударении с молекулой передает ей часть своей энергии, после этого возможны два варианта событий:

1) молекула ионизируется, испуская электрон, и таким образом, двигаются два электрона, которые могут ионизировать две другие молекулы и теперь уже движутся четыре свободных электрона, которые могут ионизировать следующие четыре молекулы – в результате наблюдается ударная ионизация приводящая к возникновению электронной лавины;

2) молекула переходит в возбужденное состояние и отдает избыточную энергию в форме излучения – фотона, который может ионизировать другую молекулу, таким образом, происходит фотонная ионизация.

Фотоны, двигаясь со скоростью света, опережают электронные лавины и «столкнувшись» с нейтральными молекулами, ионизируют их, давая начало новым электронным («дочерним») лавинам.

Основная и дочерние лавины, двигаясь к аноду, растут, догоняют друг друга, сливаются и образуют электроотрицательный стример — цепочку электронных лавин,. Также образуется поток из положительных ионов (электроположительный стример), который двигается в обратном направлении. Подходя к катоду, положительные ионы, ударяясь о его поверхность, образуют светящееся катодное пятно, излучающее «вторичные» электроны. Положительный стример, заполняясь вторичными электронами и электронами, образующимися в результате электронной ударной ионизации и фотоионизации, превращается в сквозной канал газоразрядной плазмы, по которому устремляется ток короткого замыкания Iкз.

Образование плазменного газоразрядного канала фактически и есть электрический пробой газов. Возникновение Iкз — следствие пробоя.

Рис. 5.2. Зависимость пробивного напряжения U _{пр.макс} воздуха (1) и неона (2) от от произведения давления газа Р на расстояние между электродами h

Пробой жидких диэлектриков

Электрическая форма пробоя наблюдается в тщательно очищенных жидких диэлектриках и связывается с инжекцией электронов с катода.

В технически чистых жидких диэлектриках пробой носит тепловой характер. Энергия, выделяющаяся в ионизирующихся пузырьках газа, приводит к перегреву жидкости, что может послужить причиной закипания капелек влаги (локальный перегрев) и возникновению газового канала между электродами.

Сажа и обрывки волокон в жидкости приводят к искажению электрического поля в жидкости, понижая электрическую прочность жидкого диэлектрика.

На высоких частотах происходит разогрев жидкости за счет релаксационных потерь и наблюдается термическое разрушение жидкости.

Пробой твердых диэлектриков

В твердых диэлектриках может происходить электрический, тепловой или электрохимический пробой.

Ионизационный пробой наблюдается в полимерных диэлектриках, содержащих газовые поры, в которых развиваются процессы ионизации. В результате электронно-ионной бомбардировки стенок пор и действии оксидов азота и озона полимер изменяет химический состав и механически разрушается.

Электромеханический пробой характерен для хрупких диэлектриков и пористых керамик. Он возникает в результате механического разрушения из-за развития микротрещин под действием разрядов в газовых включениях, которые образуют перегретые области диэлектрика.

Электротермический пробой – механическое разрушение полимера при высоком напряжении в результате того, что полимер находится в высокоэластичном состоянии. Причиной является уменьшение толщины диэлектрика из-за электростатического притяжения электродов под действием высокого напряжения.

Электрическая прочность очень тонких неоднородных образцов диэлектриков снижается с увеличением площади электродов, так как возрастает вероятность попадания под них слабых (дефектных) мест.

С увеличением числа слоев тонкой изоляции Е_пр вначале повышается до определенного числа слоев (слабые места перекрываются здоровыми), а затем снижается, из-за увеличения неоднородности диэлектрика (больше воздуха между листами бумаги) и увеличения неоднородности поля на краях электрода (рисунок 5.3).

Риc. 5.3. Зависимость E_пр тонкослойной изоляции от числа слоев (схематически)

Вопросы для самопроверки

Вопрос. Что называется электрической прочностью?

Ответ. Электрической прочностью называют минимальную напряженность электрического поля при пробое изоляции в однородном электрическом поле.

Вопрос. В чем состоит явление электрического пробоя?

Ответ. Электрический пробой – разрушение диэлектрика, обусловленное ударной ионизацией электронами из-за разрыва связей между атомами, ионами или молекулами.

Вопрос. От чего зависит главным образом электрическая прочность при электрической форме пробоя?

Ответ. Электрическая прочность при электрическом пробое зависит главным образом от внутреннего строения диэлектрика.

Вопрос. При каких условиях возможен электротепловой (тепловой) пробой?

Ответ. Электротепловой (тепловой) пробой возможен, когда выделяющееся в диэлектрике за счет электропроводности или диэлектрических потерь тепло (тепловыделение) становится больше отводимой теплоты.

Вопрос. Время протекания теплового пробоя.

Вопрос. Какие факторы обуславливают снижение электрической прочности при тепловой форме пробоя?

Ответ. Электрическая прочность при тепловом пробое уменьшается: при увеличении температуры; при увеличении времени выдержки образца под напряжением; при увеличении толщины диэлектрика из-за ухудшения теплоотвода от внутренних слоев.

Вопрос. Чем обусловлен электрохимический пробой?

Ответ. Вызывается изменением химического состава и структуры диэлектрика в результате электрического старения.

Вопрос. В чем различие между полным, неполным и частичным пробоем?

Ответ. Полный пробой — канал проводимости проходит через всю толщу диэлектрика от одного электрода к другому. Неполный пробой — канал проводимости не достигает одного из электродов. Частичный пробой происходит только в газовых или жидкостных включениях (порах) твердой изоляции.

Вопрос. Какие виды пробоя возможны в твердых диэлектриках?

Ответ. В твердых диэлектриках, наряду с электрическим, тепловым и электрохимическим пробоем возможны также ионизационный, электромеханический и электротермический механизм пробоя.

Источник

Что такое пробивное напряжение

Пробой диэлектрика (нарушение электрической прочности) — это потеря изоляционных свойств материала при его нахождении в электрическом поле. При этом в диэлектрике образуется канал проводимости. При пробое газообразного или жидкого диэлектрика в результате подвижности молекул после снятия напряжения «пробитый» участок восстанавливает свои первоначальные свойства.

Электрическая прочность — это минимальная напряженность однородного электрического поля, при которой происходит пробой диэлектрика.

где E_пр, В/м; U_пр – пробивное напряжение, В; d – толщина диэлектрика, м.

Кроме в В/м электрическую прочность часто выражают в МВ/м или кВ/мм. Соотношение между этими единицами таково: 1 МВ/м=10 6 В/м=1 кВ/мм.

Минимальное напряжение U_пр, приложенное к диэлектрику, и приводящее к образованию в нем проводящего канала, называется пробивным напряжением.

Различают следующие виды пробоя:

Ø полный пробой — канал проводимости проходит через всю толщу диэлектрика от одного электрода к другому;

Ø неполный пробой (например, коронный разряд ) — канал проводимости не достигает одного из электродов;

Ø частичный пробой происходит только в газовых или жидкостных включениях (порах) твердой изоляции.

При совместном использовании диэлектриков, находящихся в различных агрегатных состояниях, пробой может произойти не сквозь толщу одного из них, а по границе раздела фаз. Такой пробой называют поверхностным (поверхностным разрядом, или поверхностным перекрытием). Практически чаще всего изоляционная среда состоит из твердого диэлектрика и воздуха. В этом случае разряд происходит вдоль поверхности твердого диэлектрика в прилегающих слоях воздуха, и напряжение поверхностного разряда U _р будет ниже, чем U_np воздуха ( U _пр> U _р). При этом повреждается поверхность материала, образуя на органических диэлектриках науглероженный след-трекинг.

Отношение импульсного пробивного напряжения к его статическому значению больше единицы и называется коэффициентом импульса.

Зависимость пробивного напряжения от времени приложения напряжения называют кривой жизни электрической изоляции.

Снижение U_пр от времени происходит из-за электрического старения изоляции — необратимых процессов под действием тепла и электрического поля.

Источник

пробивное напряжение

2.2 пробивное напряжение:

Максимальное значение напряжения, необходимого для пробоя искрового промежутка свечи при заданных условиях

Смотри также родственные термины:

6. Пробивное напряжение диода

D. Durchbruchspannung der Diode

E. Breakdown voltage

F. Tension de claquage

Значение обратного напряжения, вызывающее пробой перехода диода, при котором обратный ток достигает заданного значения

3.10 пробивное напряжение диэлектрика: Минимальное, приложенное к диэлектрику электрическое напряжение, приводящее к его пробою.

70. Пробивное напряжение диэлектрика

Минимальное, приложенное к диэлектрику электрическое напряжение, приводящее к его пробою

12. Пробивное напряжение коллектор-база

E. Breakdown collector-base voltage

F. Tension de claquage collecteur-base

Пробивное напряжение, измеряемое между выводами коллектора и базы, при заданном обратном токе коллектора и токе эмиттера, равном нулю

106. Пробивное напряжение коллектор-база фототранзистора

D. Kollektor-Basis-Durch-bruchspannung eines Phototransistors

E. Collector-base breakdown voltage of a phototransistor

F. Tension de claquage collecteur-base de

Пробивное напряжение между выводами коллектора и базы фототранзистора при открытом эмиттере и в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности*

13. Пробивное напряжение коллектор-эмиттер

D. Kollektor-Emitter-Durchbruchspannung (bei vorgegebenen Bedingungen)

E. Breakdown collector-emitter voltage

F. Tension de claquage collecteur-émetteur

Пробивное напряжение, измеряемое между выводами коллектора и эмиттера при заданном токе коллектора

105. Пробивное напряжение коллектор-эмиттер фототранзистора

D. Kollektor-Emitter-Durch-bruchspannung eines Phototransistors

E. Collector-emitters breakdown voltage of a phototransistor

F. Tension de claquage collecteur-émetteur de phototransistor

Пробивное напряжение между выводами коллектора и эмиттера фототранзистора при открытой базе и в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности*

50. Пробивное напряжение фотодиода

D. Durchbruchspannung einer Photodiode

E. Breakdown voltage of a photodiode

F. Tension de claquage de photodiode

Значение обратного напряжения, не вызывающее пробой фотодиода, при котором обратный ток фотодиода достигает заданного значения

11. Пробивное напряжение эмиттер-база

E. Breakdown emitter-base voltage

F. Tension de claquage émetteur-base

Пробивное напряжение, измеряемое между выводами эмиттера и базы, при заданном обратном токе эмиттера и токе коллектора, равном нулю

107. Пробивное напряжение эмиттер-база фототранзистора

D. Emitter-Basis-Durchbruch-spannung eines Phototransistors

E. Emitter-base breakdown voltage of a phototransistor

F. Tension de claquage emetteur-base de

Пробивное напряжение между выводами эмиттера и базы фототранзистора при открытом коллекторе и в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности*

108. Пробивное напряжение эмиттер-коллектор фототранзистора

D. Emitter-Kollektor-Durch-bruchspannung eines Phtototransistors

E. Emitter-collector breakdown voltage of a phototransistor

F. Tension de claquage émetteur-collecteur de phototransistor

Пробивное напряжение между выводами эмиттера и коллектора при открытой базе и в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности*

Полезное

Смотреть что такое «пробивное напряжение» в других словарях:

пробивное напряжение — пробивное напряжение; отрасл. пробойное напряжение; напряжение пробоя; электрическая прочность изоляции Величина напряжения, приложенного к изоляции и вызвавшего пробой … Политехнический терминологический толковый словарь

пробивное «напряжение» — напряжение пробоя — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом Синонимы напряжение пробоя EN breakdown voltageBDVbdv … Справочник технического переводчика

пробивное напряжение — Максимальное значение напряжения, необходимого для пробоя искрового промежутка свечи при заданных условиях. [ГОСТ 28772 90] Тематики системы зажигания автомоб. двигат. EN required spark plug voltage FR tension d allumage exigée … Справочник технического переводчика

пробивное напряжение — pramušimo įtampa statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. breakdown voltage; disruptive voltage; rupture voltage vok. Durchbruchspannung, f; Durchschlagspannung, f rus. напряжение пробоя, n; пробивное напряжение, n pranc. tension de… … Automatikos terminų žodynas

пробивное напряжение — pramušimo įtampa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Izoliaciją suardanti įtampa. atitikmenys: angl. breakdown voltage vok. Durchschlagsspannung, f rus. напряжение пробоя, n; пробивное напряжение, n pranc. tension… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

пробивное напряжение — pramušimo įtampa statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. breakdown voltage; disruptive voltage; puncture voltage vok. Durchbruchspannung, f; Durchschlagsspannung, f rus. напряжение пробоя, n; пробивное напряжение, n pranc. tension de claquage … Fizikos terminų žodynas

пробивное напряжение свечи зажигания — пробивное напряжение Минимальное напряжение, при котором возникает электрический разряд в межэлектродном промежутке свечи зажигания. [ГОСТ 22606 77] Тематики системы зажигания авиационных двигателей Синонимы пробивное напряжение … Справочник технического переводчика

пробивное напряжение коллектор-база — Пробивное напряжение, измеряемое между выводами коллектора и базы, при заданном обратном токе коллектора и токе эмиттера, равном нулю. Обозначение UКБОпроб U(BR)CBO [ГОСТ 20003 74] Тематики полупроводниковые приборы EN breakdown collector base… … Справочник технического переводчика

пробивное напряжение коллектор-база фототранзистора — Пробивное напряжение между выводами коллектора и базы фототранзистора при открытом эмиттере и в отсутствие потока излучения в диапазоне спектральной чувствительности. Обозначение Uкпр к UBR CBO Примечание На ФЭПП может действовать равновесное… … Справочник технического переводчика

пробивное напряжение коллектор-эмиттер — Пробивное напряжение, измеряемое между выводами коллектора и эмиттера при заданном токе коллектора. Обозначение UКЭпроб Примечание При токе базы, равном нулю, UКЭО проб, U(BR)CEO ; при заданном сопротивлении в цепи база эмиттер, UКЭR проб,… … Справочник технического переводчика

Источник