Sähkövika
Eristeen hajoamisprosessia, joka tapahtuu elektronien iskuionisaation aikana atomien, molekyylien välisten tai ionien välisten sidosten katkeamisen vuoksi, kutsutaan sähköiseksi hajoamiseksi. Sähkökatkon kesto vaihtelee muutamasta nanosekunnista kymmeniin mikrosekunteihin.
Sähkövauriot voivat olla haitallisia tai hyödyllisiä sen esiintymisolosuhteista riippuen. Esimerkki hyödyllisestä sähköhäiriöstä on sytytystulpan purkaus polttomoottorin sylinterin työalueella. Esimerkki haitallisesta viasta on sähköjohdon eristimen vika.
Sähköiskun hetkellä, kun kriittistä (yli läpilyöntijännitettä) olevaa jännitettä syötetään, virta kiinteässä, nestemäisessä tai kaasumaisessa eristeessä (tai puolijohteessa) kasvaa jyrkästi. Tämä ilmiö voi kestää lyhyen ajan (nanosekuntia) tai vakiintua pitkään, aivan kuten kaari alkaa ja jatkaa palamista kaasussa.
Tämän tai tuon eristeen sähköinen läpilyöntolujuus Epr (dielektrisyyslujuus) riippuu eristeen sisäisestä rakenteesta ja on lähes riippumaton lämpötilasta, ei näytteen koosta eikä käytetyn jännitteen taajuudesta. Joten ilman dielektrinen lujuus normaaleissa olosuhteissa on noin 30 kV / mm, kiinteillä eristeillä tämä parametri on alueella 100 - 1000 kV / mm, kun taas nesteellä se on vain noin 100 kV / mm.
Mitä tiheämpiä rakenneosat (molekyylit, ionit, makromolekyylit jne.) ovat, sitä pienemmäksi tarkasteltavan eristeen läpilyöntilujuus tulee, koska elektronien keskimääräinen vapaa reitti kasvaa, eli elektronit saavat tarpeeksi energiaa ionisoidakseen atomeja tai molekyylejä, vaikka käytettyjen sähkökenttien intensiteetti on pienempi.
Eristeessä muodostuvan sähkökentän epähomogeenisuus, joka liittyy kiinteän eristeen sisäisen rakenteen epähomogeenisuuteen, vaikuttaa voimakkaasti tällaisen eristeen dielektrinen lujuus… Jos eriste, jonka rakenne on epähomogeeninen, viedään samanvoimaiseen sähkökenttään, sähkökenttä dielektrisen sisällä on epähomogeeninen.
Mikrohalkeamat, huokoset, ulkoiset sulkeumat, joiden läpilyöntolujuusarvo on pienempi kuin dielektrillä itsellään, synnyttävät epähomogeenisuutta sähkökentän voimakkuuskuviossa eristeen sisällä, mikä tarkoittaa, että eristeen sisällä olevilla paikallisilla alueilla on suurempi lujuus. odotettaisiin täysin homogeeniselta dielektriltä.
Huokoisten eristeiden, kuten pahvi, paperi tai lakattu kangas, edustajat erottuvat erityisen alhaisista läpilyöntijännitteen indikaattoreista, koska niiden tilavuudessa muodostuva sähkökenttä on jyrkästi epähomogeeninen, mikä tarkoittaa, että intensiteetti paikallisilla alueilla on enemmän - korkea ja vika tapahtuu pienemmällä jännitteellä. Tavalla tai toisella kiinteissä hiukkasissa sähköinen hajoaminen voi tapahtua kolmella mekanismilla, joita käsittelemme alla.
Ensimmäinen kiinteän aineen sähköisen hajoamisen mekanismi on sama sisäinen hajoaminen, joka liittyy varauksenkuljettajan hankkimiseen keskimääräistä vapaata energiapolkua pitkin, joka riittää ionisoimaan kaasumolekyylit tai kidehilan, mikä lisää varauksenkuljettajien pitoisuutta. Täällä vapaat varauksen kantajat muodostuvat lumivyörynä, joten virta kasvaa.
Tämän mekanismin mukaisesti eristeessä tapahtuva hajoaminen voi olla bulkki- tai pinta-ala. Puolijohteiden osalta pinnan hajoaminen voidaan liittää ns. filamenttivaikutukseen.
Kun puolijohteen tai eristeen kidehila kuumennetaan, voi tapahtua toinen sähköisen hajoamismekanismi, lämpöhajoaminen. Lämpötilan noustessa vapaiden varauksenkuljettajien on helpompi ionisoida hilan atomeja; siksi läpilyöntijännite pienenee. Eikä sillä ole niin tärkeää, tapahtuiko lämmitys eristeen vaihtelevan sähkökentän vaikutuksesta vai yksinkertaisesti lämmön siirtymisestä ulkopuolelta.
Kolmas kiinteän aineen sähköisen hajoamisen mekanismi on purkaushäiriö, joka aiheutuu huokoiseen materiaaliin adsorboituneiden kaasujen ionisoitumisesta. Esimerkki tällaisesta materiaalista on kiille. Aineen huokosiin jääneet kaasut ionisoituvat ensin, tapahtuu kaasuvuotoja, jotka sitten johtavat perusaineen huokosten pinnan tuhoutumiseen.