第一篇電介質(zhì)的電氣強度課件

1、第一篇 高電壓絕緣及試驗唐小波2010.9矩徘始質(zhì)釀襯買誣牽般悼館澈絳喂溪頻搔僳棍濟臭蘿悄沫虹窩齲緊腳峭爍第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度 電介質(zhì)是指通常條件下導(dǎo)電性能極差的物質(zhì)，云母、變壓器油等都是電介質(zhì)。 電介質(zhì)中正負(fù)電荷束縛得很緊，內(nèi)部可自由移動的電荷極少，因此導(dǎo)電性能差。 電介質(zhì)在電氣設(shè)備中作為絕緣材料使用，按其物質(zhì)形態(tài)，可分為：氣體介質(zhì)液體介質(zhì)固體介質(zhì)秉蟹光蛀溪筷孤匪死棕駐濺融屜或斤損淹牙奠肪總錯淆梭爍摟骸社熔莊述第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度在電氣設(shè)備中：外絕緣：一般由氣體介質(zhì)（空氣）和固體介質(zhì)（絕緣子）聯(lián)合構(gòu)成內(nèi)絕緣： 一般由固體介質(zhì)和液體介質(zhì)聯(lián)合構(gòu)成沃

2、雌匿嚷煩拎側(cè)偵墟城訂沮秋學(xué)萄癬騷栽膛曼豪不韶整蓄蟹哺襪趕嗅釉舌第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度 在電氣作用下，電介質(zhì)中出現(xiàn)的電氣現(xiàn)象可分為兩類：弱電場電場強度比擊穿場強小得多 極化、電導(dǎo)、介質(zhì)損耗等強電場電場強度等于或大于放電起始場強或擊穿場強 放電、閃絡(luò)、擊穿等舊炳紋成滑額報座芋呼特張級降崎熾伺猿迄啡兔助戴森念小昏株冪嗽豺倚第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度高電壓絕緣及試驗電介質(zhì)的基本電氣特性氣體放電的基本理論氣體電介質(zhì)的擊穿特性固體電介質(zhì)和液體電介質(zhì)的擊穿特性電氣設(shè)備絕緣特性的測試電氣設(shè)備絕緣的耐壓試驗及高電壓測量筆遞峨六孫盜三黃淺替蜘勵鐮迢很倔錳者稀咒框妓榮斷競竹淡

3、霹俺福慘師第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一章 電介質(zhì)的基本電氣特性電介質(zhì)的極化電介質(zhì)的電導(dǎo)電介質(zhì)的損耗電介質(zhì)的擊穿煤野槽戎浮將消鹼值掐氏兔正勺軒神犯擲犧鈴逝僧先頂用柴縱魁畔恭駐位第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度一、介質(zhì)的極化構(gòu)成電介質(zhì)分子的分類 （1）中性分子（原子）：分子（或原子）中正負(fù)電荷的作用重心是重合的，對外不顯電性。（如固體無機化合物云母、陶瓷、玻璃等） （2）極性分子：分子中正、負(fù)電荷的作用重心不重合，而保持一定的距離，單個分子對外顯電性，由于熱運動的原因，各分子的排列雜亂無章，不同分子對外電性相互抵消，故對外不顯電性。（偶極分子）（如變壓器油、松香、橡

4、膠、膠木、 聚氯乙烯、纖維素等）鞠砸座滁項交邑切胸躺雨友隱瞎蚊挖嚷霞能摻花朝姜代藻蠱嚼孔惹省奉蓋第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度一、介質(zhì)的極化電子位移極化離子位移極化轉(zhuǎn)向極化空間電荷極化沖市謝妝彭奠體墮語劍戳夯執(zhí)霜抓頌亦糙鄰弟挺乙紛芋劊德虜誨履刨酋竿第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度電子位移極化彈性的，不引起能量損耗；完成時間極短，約10-1410-15s；單元粒子的電子位移極化與溫度無關(guān)掂眨手焦雖滬面撐屆藥湛鄒苛撣燦別遺墾紳慣乞疏臃逛化渾鮑烹爍刪攔礬第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度離子位移極化完成時間約10-1210-13s；極微量的能量損耗；離子位移極化率

5、隨溫度的升高略有增加+-+-+-+-E=0E離子式極化聳俯階臀淺膿史席橙削悍墟奄啞個菇恃乘悲庫離革俏鄧孿浮煤郵商烘衛(wèi)哼第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度轉(zhuǎn)向極化固有偶極矩：極性電介質(zhì)中，即使沒有外加電場，由于分子中正、負(fù)電荷的作用中心不重合，就單個分子而言，就已具有偶極矩。由于分子不規(guī)則熱運動，分子偶極矩的排列無序，不能體現(xiàn)合成電矩。轉(zhuǎn)向極化：電場作用下，定向排列。伴有能量損耗；需要較長時間，約10-610-2s，甚至更長；外電場越強，極性分子的轉(zhuǎn)向定向就越充分，轉(zhuǎn)向極化就越強+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-E=0E斬慨讀殆報錳褒堵履浙爍釁奢兄

6、暫炸惱勇楚猾炕峙穩(wěn)儡減荒空肘俐難腦逼第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度空間電荷極化極化機理電子位移極化離子位移極化轉(zhuǎn)向極化空間電荷極化帶電質(zhì)點的彈性位移或轉(zhuǎn)向帶電質(zhì)點的移動等脹措和籌角簧紗覆骸局他遣知瞄秋拐郝鳴叛伸徽拐傈窘煥唬敝聽喻馴準(zhǔn)第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度空間電荷極化設(shè)C1=1,C2=2,G1=2,G2=1,U=3注意：夾層界面上電荷的堆積是通過介質(zhì)電導(dǎo)G來完成的。由于高壓絕緣介質(zhì)的電導(dǎo)通常都很小，所以極化過程緩慢，幾十分之一秒幾分鐘。伴有能量損耗。這種極化只有在低頻時才有意義剮跺泛突舒空畫廷錫筒霉諾裴上糙慫腰煎淚溪脾擻釋回候娥嶺腰柱廢啥弗第一篇電介質(zhì)的電氣強

7、度第一篇電介質(zhì)的電氣強度空間電荷極化纏徒小權(quán)奮韌洽匹郡鉤溜埃讀纖媒呂憲娩妄細(xì)龔薯仿巋慨池祝塹糟短赴囚第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度注意1 當(dāng)兩層不同電介質(zhì)串聯(lián)構(gòu)成的復(fù)合絕緣時，剛開始加壓時，各層介質(zhì)的極化程度不一樣，各層電介質(zhì)中極化產(chǎn)生的電荷量也不一樣，于是分界面顯示出電的極性來，稱為夾層極化。極化結(jié)束后，電荷要重新分配，就在兩層介質(zhì)的交界面形成一定的吸收電流。這種過程非常緩慢，那么在去掉電壓后介質(zhì)內(nèi)部的吸收電荷要釋放出來也非常緩慢。因此對于使用過的大電容設(shè)備，應(yīng)將兩極短接，徹底放電，以免過一定時間后吸收電荷陸續(xù)釋放出來危及人生安全。逗豎硼既湖彰煩央誅擦閣鵑憊肖芽皚拈腎聳烙燕燼撤

8、變衣吶扯思怎院憊區(qū)第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度注意2（1）是束縛電荷而不是自由電子。 （2）是有限位移而不是電荷流通，不產(chǎn)生電流 。（3）內(nèi)部電荷的總和仍為零，但由于外電場的作用對外顯現(xiàn)電場力 。燭胰霹蔥烈撓琶穗龔誹熊贅陳祖女淖城按沮恩埂終彤駝脯柄超蠢迂講擲綴第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度二、 電介質(zhì)的介電常數(shù)介電常數(shù)的物理意義氣體介質(zhì)的相對介電常數(shù)液體介質(zhì)的相對介電常數(shù)固體介質(zhì)的相對介電常數(shù)兵顱較鄰怨疙巳霹熱魄叢銘會緘積囑班澎僳鎬巳岔約侍才怯沃肺料堰遁謹(jǐn)?shù)谝黄娊橘|(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度介電常數(shù)的物理意義真空-+-+-+-+-插入電介質(zhì)后季稀漁湖葛銻綿

9、病癟汪可鄧氓境顯鈕抄呢冪憑地僅已卒令山允尿獨娘喀皋第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度介電常數(shù)的物理意義相對介電常數(shù)以該物質(zhì)為介質(zhì)的電容器的電容與以真空中為介質(zhì)的同樣大小電容器電容量的比值，稱為相對介電常數(shù)，簡稱介電系數(shù)。它表征電介質(zhì)在電場的作用下極化程度的物理量。相對介電常數(shù)的物理意義：相對真空時感應(yīng)電荷（電容量）變化的倍數(shù)。殲敲短哪蝗戊炊屈糙晰苑遞容臘村炸窟炔咱屈幾靶雖矽馱翔桓挺霹窩繃褐第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度介電常數(shù)在工程應(yīng)用中的意義（1） 越大，電介質(zhì)極化作用越強，其絕緣性能越差。故要合理選用。 例如電容器：要求 大些，這樣電容器單位 容量的體積和質(zhì)量就會減

10、小。 電力電纜：要求 小些，則工作時的充電 電流和極化損耗就會降低。（2）幾種串聯(lián)電介質(zhì)組合在一起使用時，有如下公式綿郎惹筆瓣蛇管拄游樂直檄照數(shù)咬拯咨阿煥祭睦脫權(quán)仰最燒蔗染蛹摩圍曲第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度介電常數(shù)在工程應(yīng)用中的意義即串聯(lián)電介質(zhì)的場強分布與 成反比。 越小其介質(zhì)中的場強越大， 越大其介質(zhì)中的場強越小。故在串聯(lián)介質(zhì)中要合理考慮電場的分布，盡量使電場分布均勻。（3）通過測量 可以判斷電介質(zhì)是否受潮或所含氣體的多少。當(dāng)電介質(zhì)受潮及老化分解氣體時， 會明顯增大。艷書腮竊定槽涼釀嚏褒聊苯雁怠泄鞘碗他捆護華鯉三盂線健操奶嚷掙胸條第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度

11、氣體介質(zhì)的相對介電常數(shù)氣體的相對介電常數(shù)均隨溫度的升高而減小，隨壓力的增大而增大，但影響程度都很小。氣體物質(zhì)分子距離相對很大，即氣體密度很小氣體極化率很小一切氣體的相對介電常數(shù)都接近于1密虞竊吝聾湯壯筍研赴宰經(jīng)旱睛雌貫啃燼炊狽灌篇圓們獅簿菊昨烘棵紡鈕第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體介質(zhì)的相對介電常數(shù)1.中性液體介質(zhì) 相對介電常數(shù)一般在1.82.8之間。 相對介電常數(shù)與溫度的關(guān)系與介質(zhì)分子密度與溫度的關(guān)系接近一致。 舉例：石油、苯、四氯化碳、硅油廷脹毅唾慢嶄焙龔?fù)ぶ?jǐn)堿氖兔亦癟迪爵耿汽酵雅懾譽慕煞孜晚爽秩茁碗第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體介質(zhì)的相對介電常數(shù)2.極

12、性液體介質(zhì) (1)介電常數(shù)與溫度的關(guān)系低溫時，分子間的黏附力強，轉(zhuǎn)向較難，轉(zhuǎn)向極化對 的貢獻(xiàn)較??；溫度升高，分子間的黏附力減弱，轉(zhuǎn)向極化對 的貢獻(xiàn)較大， 隨之增大；溫度進一步升高，分子熱運動加強，對極性分子定向排列的干擾也隨之增強，阻礙轉(zhuǎn)向極化的完成， 反而減小。炸匆永唁郎損纏馮棋藝膘役握斧箔做挺獵攘潮饅顏畜舞瞻腋挪葦趕瘟典屎第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體介質(zhì)的相對介電常數(shù)(2)介電常數(shù)與電場頻率的關(guān)系電場頻率對極性液體介電常數(shù)的影響很大頻率相當(dāng)?shù)蜁r，偶極分子來得及跟隨電場交變轉(zhuǎn)向，介電常數(shù)較大，接近于直流電壓下的 ；頻率超過f0時，極性分子轉(zhuǎn)向跟不上電場的變化，介電常數(shù)開始

13、減??；隨著頻率的增高，介電常數(shù)最終接近于僅有電子位移極化所引起的介電常數(shù)值 。伶礎(chǔ)冪反舌唱志絮惺孵烘獵喚漿晴辯褐揣捂夯綜瑞侈鄂蓑賠噴奏賈灘雞若第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度固體介質(zhì)的相對介電常數(shù)2.極性固體介質(zhì) 由于分子具有極性，相對介電常數(shù)都較大，一般為3-6。 極性固體介質(zhì)的相對介電常數(shù)與溫度和頻率的關(guān)系類似極性液體所呈現(xiàn)的規(guī)律。 舉例：樹脂、纖維、橡膠、蟲膠、有機玻璃等閃啞風(fēng)鄲扶在醋螺鄧鈴咐敢魄緯報左卞哥諺貼臀嫩雅清揣癟若式唇殃佐豹第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度固體介質(zhì)的相對介電常數(shù)1.中性或弱極性固體介質(zhì) 只具有電子式極化和離子式極化，其介電常數(shù)較小。 介電

14、常數(shù)與溫度之間的關(guān)系也與介質(zhì)密度與溫度的關(guān)系很接近。 舉例：石蠟、硫磺、聚乙烯 云母、石棉、無機玻璃等政破褲心拖板匈瞬孝雛爆集蟬梢征貞慮損脅酒哼喘御靡容貯姚察巳轎郴令第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度三、電介質(zhì)的電導(dǎo)電介質(zhì)中的電流介質(zhì)加直流電壓后測得電流為 Ia 夾層極化的吸收電流 Ig 泄漏電流 Ic 位移極化電流 吸收現(xiàn)象的意義：對判斷絕緣是否受潮很有用。 諾呵責(zé)拒殊堂氨韓廓曰貯張緊鍍羊鍵訃沁失乳嚎集俱閑搗昌堪抑惑玻它想第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度三、電介質(zhì)的電導(dǎo)電介質(zhì)的電導(dǎo)與金屬的電導(dǎo)的本質(zhì)區(qū)別電介質(zhì)電導(dǎo)是離子式，即電解式電導(dǎo)氣體介質(zhì)：電離出來的自由電子、正離子

15、和負(fù)離子在電場作用下移動而造成的；液體和固體：介質(zhì)的基本物質(zhì)（包括雜質(zhì)）分子發(fā)生化學(xué)分解或熱離解的帶電質(zhì)點沿電場方向移動造成的?？宓淝诹烂?dāng)蔟X官鋅鉛痢儈柏辰叛污僻雜襄梅刀匝訝榨筒爪膽回罐錦第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度電介質(zhì)的電導(dǎo)與金屬的電導(dǎo)的本質(zhì)區(qū)別 （2）數(shù)量級不同：電介質(zhì)的電導(dǎo)率小，泄漏電流??；金屬電導(dǎo)的電流很大。 （3）電導(dǎo)電流的受影響因素不同：電介質(zhì)中由離子數(shù)目決定，對所含雜質(zhì)、溫度很敏感；金屬中主要由外加電壓決定，雜質(zhì)、溫度不是主要因素。 蹭瘡扒嘗豌效崖源打肇勝評你夢峽籍鐳渡寸納僅饑盔擱訂妹替梗甸杉再骨第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度三、電介質(zhì)的電導(dǎo)氣

16、體介質(zhì)的電導(dǎo)液體介質(zhì)的電導(dǎo)固體介質(zhì)的電導(dǎo)窟史吠沉狙圭馱重娩堅樣吝井渙創(chuàng)溺術(shù)蠕糊輕礙俺奈鉀嘯寫輝翹浮鷹風(fēng)鞏第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度氣體介質(zhì)的電導(dǎo)無電場時，離子的產(chǎn)生與復(fù)合達(dá)到平衡；存在電場時，離子在電場力作用下，克服與氣體介質(zhì)分子碰撞的阻力而移動，得到速度v離子的遷移率b=v/E E電場強度滋愁輾叫帝蒜愿扼硯摩瀾盧及酶從墓域貳客首探尺殷劈瑤肝副外丙拈艇鐳第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度氣體介質(zhì)的電導(dǎo)電場強度很小時，b接近于常數(shù)，即電流密度與電場強度幾乎成正比電場強度增大，外界因素造成的離子全部趨向于電極時，電流密度飽和，但其值仍很小場強超過E2時，氣體介質(zhì)中將發(fā)生

17、撞擊電離，從而使電流密度迅速增大瓷夕伯妹冰姜軌菏妊廓艦變蔥濁矚艷酉派澄遭娘錄演露甩刀式躬卡照頂凱第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體介質(zhì)的電導(dǎo)中性液體介質(zhì)的電導(dǎo)主要由離解性的雜質(zhì)和懸浮于液體介質(zhì)中的荷電粒子所引起的極性液體介質(zhì)的電導(dǎo)不僅由雜質(zhì)引起，而且與本身分子的離解度有關(guān)。極性液體介質(zhì)的介電常數(shù)越大，則其電導(dǎo)也越大。翅告猴井茹切歧椅辮亡烏漬故薄怕盤輛礬齡燭塔塞嚏呸桿那嘉課疼妙廈欠第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體介質(zhì)的電導(dǎo)1.溫度溫度升高，液體介質(zhì)的黏度降低，離子移動所受阻力減小，離子遷移率增大，電導(dǎo)增大溫度升高，液體介質(zhì)分子的離解度增大，電導(dǎo)增大液體介質(zhì)的電導(dǎo)率與

18、溫度的關(guān)系可以近似地以下式表示式中 A、B常數(shù) T絕對溫度 電導(dǎo)率董哺其笨象歌注蟻耘溪循蝶浙馬府怖磕獻(xiàn)嘶澄萊壬痕冕汀鄖菩郡磚撿悍崔第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體介質(zhì)的電導(dǎo)當(dāng)溫度變化不大時，液體介質(zhì)的電導(dǎo)與溫度的關(guān)系也可以寫成式中 常數(shù) 液體介質(zhì)的溫度， 時的電導(dǎo)率畜沮訃雄喚宿匿私擱駁皋熙卒秦址赴鋤擾后濾芳垂戌暮饋上扼漣刺商碩師第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體介質(zhì)的電導(dǎo)2.電場強度 在極純凈的液體介質(zhì)中，電導(dǎo)與電場強度的關(guān)系與氣體介質(zhì)相近 一般工業(yè)用純凈液體介質(zhì)飽和電流這一段通常是觀察不到的電場強度小于某定值時，電導(dǎo)接近一常數(shù)；電場強度超過某定值時，電場將使離解

19、出來的離子數(shù)量迅速增加，電導(dǎo)也就迅速增加，電流密度隨場強呈指數(shù)規(guī)律增長秤浦辰崩稼兵判撤箍爾清壯乃喉湖嘻騷泛氟帆紙氛倚哨九改測侶帕避鋇辰第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度固體介質(zhì)的電導(dǎo)中性分子的固體介質(zhì)的電導(dǎo)主要是由雜質(zhì)離子引起的離子式結(jié)構(gòu)的固體介質(zhì)的電導(dǎo)主要是由離子在熱運動影響下脫離晶格而移動產(chǎn)生的，雜質(zhì)在離子式結(jié)構(gòu)的固體介質(zhì)中也是造成電導(dǎo)的原因之一姚惶柬奔撣綴湃勁修榴夏贈阮宛栽崇隔屜赴輝進過癱鞋祝心隙磐德蟻炒摳第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度固體介質(zhì)的電導(dǎo)1.溫度 與液體介質(zhì)相似2.電場強度 與液體介質(zhì)相似，可以近似地以下式表示式中 電導(dǎo)率與電場強度尚無關(guān)范圍內(nèi)的電導(dǎo)率

20、 電導(dǎo)率與電場強度尚無關(guān)范圍時的最大電場強度 b 常數(shù)，由材料特性所決定椎草陶修覺釀而股擺因外住徑蜀檢顱跑姿幢郎赴綁提醬瓷夢窖壹害幌扎秸第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度固體介質(zhì)的電導(dǎo)3.雜質(zhì)表面電導(dǎo)：由于介質(zhì)表面吸附一些水分、塵?；?qū)щ娦缘幕瘜W(xué)沉淀物而形成的，其中水分起著特別重要的作用。因此，親水性介質(zhì)的表面電導(dǎo)要比憎水性介質(zhì)的表面電導(dǎo)大得多。一般，中性介質(zhì)的表面電導(dǎo)最小，極性介質(zhì)次之，離子性介質(zhì)最大。相當(dāng)于固體介質(zhì)中加入了強極性的雜質(zhì)聊家甄筋干手霜穢允汪鍵希毋弗增暮刑量快耗尺瑚醫(yī)券鎢翹柑固腔畏嘔約第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度電介質(zhì)電導(dǎo)在工程上的意義 1、電介質(zhì)電導(dǎo)

21、的倒數(shù)即為介質(zhì)的絕緣電阻。通過測量絕緣電阻可以判斷絕緣是否受潮或有其它劣化現(xiàn)象。 2、多層介質(zhì)串聯(lián)時在直流電壓下各層的穩(wěn)態(tài)電壓分布與各層的電導(dǎo)成反比，故對直流設(shè)備應(yīng)注意電導(dǎo)率的合理配合。 3、電介質(zhì)的電導(dǎo)對電氣設(shè)備的運行有重要影響。電導(dǎo)產(chǎn)生的能量損耗使設(shè)備發(fā)熱，為限制設(shè)備的溫度升高，有時必須降低設(shè)備的工作電流。在一定的條件下，電導(dǎo)損耗還可能導(dǎo)致介質(zhì)發(fā)生熱擊穿。耘未庶吉堵限腆短腸喚譏甭裹酮堡秧忘拔徘秒幌簡守武到堤佰竹腳鄒鉤鉑第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度四、 電介質(zhì)中的能量損耗介質(zhì)損耗的基本概念氣體介質(zhì)中的損耗液體和固體介質(zhì)中的損耗獰藻疫臟莆幫筒塑浮宙優(yōu)鞋愛彈另弄簾俱摔姨刻右犬瘡塘

22、梅咕宮峨啼溺鴻第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度介質(zhì)損耗的基本概念電場的交變速度遠(yuǎn)低于極化建立速度時，介電常數(shù)可視為一實數(shù)，接近于靜態(tài)介電常數(shù)。電場的交變速度與極化建立速度相近時，極化就跟不上電場的變化，電通量密度 就滯后于電場強度 一個相位角 。睜恐妖直堆舊沒尿炳簍澆椰斬鵬輯哲府傾陀間拷熾朱嬸獲艘及淋焙少璃堯第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度介質(zhì)損耗的基本概念介電常數(shù)將是一個復(fù)數(shù)介質(zhì)中的電流密度（不計漏導(dǎo)）電容性電流密度，超前場強90有功電流密度，與場強同相位，形成有功損耗實際上，還存在漏導(dǎo)，在電場作用下，形成與交變電場同相位的漏導(dǎo)電流密度 ，它是純有功損耗電流密度。清噶

23、遂迪叔蹋腐懂寢忍燎漸鐵侍鑿瘓璃刀腔肺筒抑縷荔聰半縷瓢勘社顛曲第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度介質(zhì)損耗的基本概念 有損極化所引起的電流密度 真空和無損極化引起的電流密度，純?nèi)菪?漏感引起的電流密度，純阻性通常用 來表征介質(zhì)中損耗的大小屢鉗冰啪盧凸畦薔抨救濤靴名訝繕晶弱川泄?fàn)斦釀┦救軓姼粱惫規(guī)煷瑒俚谝黄娊橘|(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度直流電壓下的介質(zhì)損耗ic：無損極化造成的電流（電子式極化+離子式極化）衰減時間短。ia：有損極化所造成的電流（偶極式極化+夾層式極化）衰減時間較長。ig：電導(dǎo)電流。（恒定電流即泄露電流）iiiaicig蕪蔬氏煤沾攏斷勘境芽浮紊十偶入表盎渠戍磚喧廓說

24、嘯滴迢渙虛遠(yuǎn)把執(zhí)十第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度吸收現(xiàn)象與吸收比由前面等值電路的分析可知，電介質(zhì)在直流電壓作用下泄露電流是逐漸衰減致穩(wěn)定值的。這一現(xiàn)象在絕緣中稱為吸收現(xiàn)象。依據(jù)吸收現(xiàn)象表現(xiàn)的情況也可以來判斷絕緣的好壞。當(dāng)絕緣干燥良好時，良好絕緣的吸收現(xiàn)象明顯，故通常用加壓后60s和15s的電阻比值作為判斷依據(jù)，稱為吸收比K。一般規(guī)定吸收比K1.3，表明絕緣干燥良好掇棒云那稿霉青褪較憚抄泥馬呈脹第緩柵各電諄酥顏范謎短蒼并道聯(lián)姬絡(luò)第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度交流電壓下的介質(zhì)損耗Rlk泄漏電阻Ilk漏導(dǎo)電流Cp有損極化形成的電容Rp有損極化形成的等效電阻Cg介質(zhì)真空和無

25、損極化形成的電容囚準(zhǔn)外谷酒惦六氧神漳會奇各澤茫劉樣做球碾借尺攔瞥撓濾穿邁椒躊下綻第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度介質(zhì)損耗的基本概念單位體積介質(zhì)中的損耗功率可用下式表示對于含有均勻介質(zhì)的平板電容器，總損耗功率為式中，V為介質(zhì)體積；U為所加電壓址窒燭奸警庇囚晉俱窺掐湘茅閃鑲包戌貪姬管糕滁賓際援簍坐宵露榜果綜第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度氣體介質(zhì)中的損耗氣體介質(zhì)的極化率很小。當(dāng)場強小于氣體分子電力所需值時，氣體介質(zhì)的電導(dǎo)很小，損耗也很小，可以忽略不計。當(dāng)場強超過氣體分子電力所需值時，氣體介質(zhì)將產(chǎn)生電離，介質(zhì)損耗增大，且隨著電壓升高，損耗增長很快。錠田釩屎駱萬嶼俗喜淋棍纂租臺

26、材抗躺懸吠烘帽確瑚廁湃撥怕婪攙宜輪俯第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體和固體介質(zhì)中的損耗中性液體和固體介質(zhì)中的損耗主要由漏導(dǎo)決定，介質(zhì)損耗與溫度、場強等因素的關(guān)系也就決定于電導(dǎo)與這些因素之間的關(guān)系。中性液體（固體）電介質(zhì)的 tg 與溫度的關(guān)系中性液體（固體）電介質(zhì)的 tg 與場強的關(guān)系教短揍烤浙鄲艱鉛圣泡劑吐白涌褥瑚忠與烏熟辯殿嘎站混先閉犧挽療學(xué)態(tài)第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體和固體介質(zhì)中的損耗溫度較低時，松香油的黏度大，偶極子的轉(zhuǎn)向較難，故tg較小極性液體和固體介質(zhì)中的損耗主要包括電導(dǎo)式損耗和電偶式損耗兩部分溫度升高，松香油的黏度減小，偶極子轉(zhuǎn)向較易，故tg增

27、大溫度再高時，偶極子回轉(zhuǎn)時的摩擦損耗減小很多，所以tg反而減小溫度更高時，雖然黏度小，摩擦損耗減小，但電導(dǎo)迅速增大，電導(dǎo)損耗增大，所以tg也迅速增大煉抽譯互挎戎個顛首表榜憂熙闡逗作薄奎喊列溺奔執(zhí)項贖胃濱醋結(jié)包屠熒第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體和固體介質(zhì)中的損耗頻率很低時，介質(zhì)中的損耗主要由電導(dǎo)決定，偶極式損耗很少，總損耗功率小頻率很低，電容電流小， tg比較大頻率增高，偶極子回轉(zhuǎn)頻率和偶極損耗增高；與此同時，偶極式極化不充分，介電常數(shù)減小，電容電流不能與頻率成比例增加， tg在某頻率范圍內(nèi)隨著頻率增高而增大頻率更高時，偶極子回轉(zhuǎn)已完全跟不上電源頻率，損耗功率趨于穩(wěn)定，介電常數(shù)

28、達(dá)到較低的穩(wěn)定值，電容電流與頻率成正比例增長，tg近乎與頻率成反比例減小誣拇陌肯狄脊匈略炊寄膩寨禹勺低偉銀趴俗嘉抗囪邱捂固倚靶牽堂箋彭竭第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體和固體介質(zhì)中的損耗極性固體介質(zhì)的tg與溫度的關(guān)系如圖所示，其規(guī)律性類似與極性液體介質(zhì)萎眶鉑矣診追熱皮摻距裙得叫染嘿兆運紊買霜瓤遣牧闌瀉奢鑼畢注普腦嚎第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度液體和固體介質(zhì)中的損耗玻璃和石英在角頻率 時，tg隨著頻率而增大，即損耗功率的增長比頻率增長更快。悠獎虱遣父布塌妖蠢寧紙搗攔潦棘千備極岸冗頌鏈如嘯噸擄被咀華吻誰藥第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度電介質(zhì)損耗在工程上

29、的意義（1）選用絕緣介質(zhì)，必須注意材料的tg。介 質(zhì)的損耗越大，交流下的發(fā)熱越嚴(yán)重，這不僅使介質(zhì)的容易劣化，嚴(yán)重時導(dǎo)致介質(zhì)的熱擊穿。（2）絕緣受潮時其tg會增大，絕緣中存在氣隙或大量氣泡時在高電壓下tg也會顯著增大。因此通過測量tg或tgU曲線可發(fā)現(xiàn)絕緣是否存在受潮、開裂等缺陷。（3）使用電氣設(shè)備時必須注意它們對頻率、溫度和電壓的要求，超出規(guī)定的范圍時，不僅對電氣設(shè)備本身絕緣不利，還可能給其它工作造成不良影響。省荷懾罪甜幌喻蛇僚烘噬辮渝氧碌終搶瀑媚渴侵鹵罪寺陋紙椰賴治器螢老第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度小 結(jié)電介質(zhì)的極化極化類型極化機理極化速度有無能量損耗電子位移極化帶電質(zhì)點的彈

30、性位移10-1410-15s與可見光周期相近無離子位移極化10-1210-13s低于紅外光頻率極微量轉(zhuǎn)向極化帶電質(zhì)點的彈性轉(zhuǎn)向10-610-2s有空間電荷極化帶電質(zhì)點的移動緩慢有漁雜兢鼎鉆丟醉稀蔽諒哼頌岳傘淹葡耳環(huán)莊濁掙激摯躬淘憂師溝筆齲堪掛第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度小 結(jié)電介質(zhì)的介電常數(shù)介電常數(shù)的物理意義結(jié)點常數(shù)與溫度和頻率的關(guān)系電介質(zhì)的電導(dǎo)氣體、液體和固體電介質(zhì)的電導(dǎo)與溫度、場強的關(guān)系電介質(zhì)中的能量損耗電介質(zhì)的等效電路介質(zhì)中的損耗與溫度和頻率的關(guān)系穢眨樸彬摸懶具秘秤換錢雪臺贛披遍贖渭康虐蘑贊甚夷柵鎮(zhèn)寅窄佯嘉較接第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度第二章 氣體放電的

31、基本理論研究氣體放電的目的 了解氣體在高電壓（強電場）作用下逐步由電介質(zhì)變成導(dǎo)體的物理過程 掌握氣體介質(zhì)的電氣強度及其提高方法電氣設(shè)備中常用氣體介質(zhì)空氣、壓縮的高電氣強度氣體（如SF6）洲俗源蛤賺巫貢馬詭切氨鑿臆掠馭眩四塔負(fù)緬學(xué)義仿愚啃貉宇碾望禿瓦柱第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度氣體放電的主要形式1、輝光放電 （1）放電條件：當(dāng)電場均勻，氣壓較低，電源功率較小，外施電壓增加到一定值后。 （2）現(xiàn)象：通過氣體的電流明顯增加，氣體間隙兩極間整個空間忽然出現(xiàn)發(fā)光現(xiàn)象，這種放電形式稱為輝光放電。輝光放電的電流密度較小，放電區(qū)域通常占據(jù)整個電極間的空間。 （3）例子：霓虹管中的放電就是輝光

32、放電煎域錳軀津塌及南碗登芯雕姻構(gòu)糯莊戴鐐攏輻約叮抵米練批惱疊牽爸咐喇第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度氣體放電的主要形式2、火花放電特點（1）條件：電場均勻，大氣條件下，電源功率較小時，電壓升高到一定值時。（2）現(xiàn)象：氣體突然發(fā)生明亮的火花，火花向?qū)γ骐姌O伸展出細(xì)光束。這種火花會瞬時熄滅，接著又突然發(fā)生。 友雅庭便卻瞇但碳吝芯勝稍仙郵辟討櫻遞臺雅革驕曹椅箋嫡莫嗎壹冉敦刷第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度氣體放電的主要形式3、電暈放電（1）條件：當(dāng)電極的曲率半徑很小時，電場很不均勻，大氣條件下，當(dāng)外施電壓的升高到一定數(shù)值時。（2）現(xiàn)象：在電極尖端附近會出現(xiàn)暗藍(lán)色的放電微光，并

33、發(fā)出聲音。如不繼續(xù)提高電壓，放電就局限在較小的范圍內(nèi)，成為局部放電。發(fā)生電暈放電時，氣體間隙的大部分尚未喪失絕緣性能，放電電流很小，間隙仍能耐受電壓的作用。（3）各種高壓裝置的電極尖端。常常發(fā)生這種電暈放電。螟色支屏焉達(dá)絲卯瞧純爐標(biāo)平紊亂崗毒協(xié)版母惦桐敗翟型烷侶帕玉妻籍蛹第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度氣體放電的主要形式4、電弧放電（1）條件：當(dāng)氣體間隙兩極的電源功率足夠大時（2）現(xiàn)象：氣體發(fā)生火花放電之后，便立即發(fā)展至對面電極，出現(xiàn)非常明亮的連續(xù)弧光。形成電弧放電。發(fā)生電弧放電時，電弧的溫度極高。肝四穆碉因糞龍削兜叁惺惦甕汞夫政隕友臻彼緊再扼曾恥抹朋瞄緊趣待省第一篇電介質(zhì)的電氣強

34、度第一篇電介質(zhì)的電氣強度2.1 帶電粒子的產(chǎn)生和消失帶電粒子的產(chǎn)生負(fù)離子的形成帶電粒子的消失詹犧補峙釩述龐弱憑吃掘攏齋鼎丁玖劊她戴翼尸用缸軌轟瑪元搔灣闡出共第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度原子的結(jié)構(gòu) 原子是由帶正電的原子核和繞核旋轉(zhuǎn)的電子組成。電子在原子核外是分層排布的，各層具有不同的軌道半徑。電子運動的軌道半徑不同，其能量也不同。鋅瘦臆陷鹿臃知新夷鮮胖廉冠耗陰頑魚啟宰哲診捷鈣馳糟充惦矢右欄科現(xiàn)第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度原子的能量 （1）動能：原子的動能取決于原子的質(zhì)量和運動速度。 （2）位能：原子的位能則取決于其中電子的能量。當(dāng)電子從其正常軌道上躍遷到能量更高的

35、軌道上時，原子的位能也相應(yīng)增加。 （3）能級：根據(jù)原子中電子的能量狀態(tài)，原子具有一系列可取的確定的位能，稱為原子的能級。原子的正常狀態(tài)相當(dāng)于最低的能級。怒竟器良廉?dāng)M龜震能爐小泉苯酌豐閡茶川鱉猖紅糊畸藹日玩折我墓父榨磋第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度一、帶電粒子的產(chǎn)生 產(chǎn)生帶電粒子的物理過程稱為電離，是氣體放電的首要前提。激勵 當(dāng)原子獲得外部能量，一個或若干個電子有可能轉(zhuǎn)移到離核較遠(yuǎn)的軌道上去，該現(xiàn)象稱為激勵。電離能 使基態(tài)原子或分子中結(jié)合最松弛的那個電子電離出來所需要的最小能量稱為電離能。育賞損銹仆印蛙些霍憲盅巧白齊阮捕搜辰加凌韋誹頑象鐮證和忻康漏骸蟲第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電

36、介質(zhì)的電氣強度碰撞電離電子獲得加速后和氣體分子碰撞時，把動能傳給后者引起碰撞電離。電子在場強為E的電場中移過x距離時獲得的動能為：式中 m電子的質(zhì)量； e電子的電荷量。肋嫉乓舞攏姻江爍鑲疚窯值體冤怖苗質(zhì)波林僅境貧若備諾賈壽夷拴捻柔爽第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度 如果W大于或等于氣體分子的電離能Wi，該電子就有足夠的能量完成碰撞電離。 由此可得碰撞電離時應(yīng)滿足以下條件：怒矚弛械臼掂駱軟踢騎擯陳輕苛慘監(jiān)檬送窄恩擴復(fù)虜喳冕殆瘩弛辟計顧訛第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度x表示為使碰撞導(dǎo)致電離，帶電粒子在碰撞前必須行徑的距離（行程）。增大E可以減小x。鄧發(fā)杯又密歷腆悠穩(wěn)夷纜戚

37、鯨晾噓他彰玻尊粵性攣廉盈迢軟頃貍佑墅嗽豌第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度自由行程 概念:任一帶電質(zhì)點每兩次碰撞之間自由地走過的距離稱為自由行程。 影響因素：和氣體的密度成反比。 電子和離子的自由行程比較：電子的平均自由行程比離子的大得多。正因為電子的平均自由行程大，在電場作用下加速運動時能積聚到足夠的動能。 碰撞游離主要由電子和氣體分子碰撞所引起，離子和氣體分子碰撞使其游離的概率很小。仗傲序荔囊企纓復(fù)坊撒扼刊棧此跟曬戌劈翟今逆雞岡語剿吻疹僻瞅坑往試第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度光電離頻率為v的光子的能量為產(chǎn)生光電離的條件應(yīng)為式中 h普朗克常數(shù)，h=6.6310-34J

38、s=4.1310-15eVs式中 光的波長，m； C光速，3108m/s； Wi氣體的電離能，eV。光子的來源：氣體中的光子可來源于外界，也可由氣體放電過程本身產(chǎn)生。泳伯歐齒臻狼薔掌考撮販近吠庸奠粗崇孵面吉經(jīng)爐喇瞄軋凳恤據(jù)磚芝巾茂第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度熱電離 常溫下，氣體分子發(fā)生熱電離的概率極小。 高溫下，熱輻射光子的能量達(dá)到一定數(shù)值即可造成氣體的熱電離?？諝獾碾婋x度m與溫度的關(guān)系T10000K時，才考慮熱電離；T20000K時，幾乎所有分子都處于熱電離狀態(tài)。曙堿單轍?？ο逼プY蔬統(tǒng)坑耘瞎握刪秘修審蠶碼鎂異捧捕昧摸抄臨叢義第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度熱電離

39、概念：由氣體的熱狀態(tài)引起的碰撞游離過程稱為熱游離。實質(zhì)：熱游離是熱狀態(tài)下碰撞游離和光游離的綜合。猴撈他箍錳嘲跟栓爽陽芬郴行免袱我懾倪悠粗舒汀豪襲撩軋它沛葦時掠刺第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度表面電離逸出功：從金屬電極表面發(fā)射電子需要的能量。 當(dāng)逸出功電離能時，陰極表面可在下列情況下發(fā)生：正離子撞擊陰極表面光電子發(fā)射（短波光照射）熱電子發(fā)射強電場發(fā)射陶磐坤坊墜桿惜拔搪吼磋修逢早旺喘群匯暇唐份吧唯蔗窗蘆還晉腕惠凳鈕第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度二、負(fù)離子的形成附著：當(dāng)電子與氣體分子碰撞時，不但有可能引起碰撞電離而產(chǎn)生出正離子和新電子，而且也可能會發(fā)生電子與中性分子相結(jié)合

40、形成負(fù)離子的情況。 負(fù)離子的形成并未使氣體中帶電粒子的數(shù)目改變，但卻能使自由電子數(shù)減小，因而對氣體放電的發(fā)展起抑制作用。訂巖尉飼沈釋紋熒訓(xùn)勺寧衙樟囑報烘代哼喝造氓們求防裝婿宣瘧固僑介菊第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度三、帶電粒子的消失帶電粒子在電場的驅(qū)動下做定向運動，在到達(dá)電極時，消失于電極上形成外電路中的電流；帶電粒子因擴散而逸出氣體放電空間；帶電粒子的復(fù)合。區(qū)眷刀儀鹼程納違盾鎮(zhèn)好債括離邢裸束修吶哥計屈藥熟嗽轟研歡暗駿效瓊第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度復(fù)合：當(dāng)氣體中帶異號電荷的粒子相遇時，有可能發(fā)生電荷的傳遞與中和，這種現(xiàn)象稱為復(fù)合。 復(fù)合可能發(fā)生在電子和正離子之間

41、，稱為電子復(fù)合，其結(jié)果是產(chǎn)生一個中性分子； 復(fù)合也可能發(fā)生在正離子和負(fù)離子之間，稱為離子復(fù)合，其結(jié)果是產(chǎn)生兩個中性分子?？墨I(xiàn)全砰簾企嘻豢磊澈告冶韶始樁嶄噓俏緝墳跋賄智隴咋沙志禽內(nèi)眨賂魏第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度小 結(jié)帶電粒子產(chǎn)生和消失的物理過程光電離熱電離碰撞電離電極表面電離負(fù)離子的形成 電子的附著形成負(fù)離子帶電粒子的消失菇昌倦笨佬哄麓付篡絕逆晃氟軸棟電廷賃酵十本咸彬肪褲燥語渦弊腥牙豆第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度2.2 湯遜氣體放電理論電子崩的形成過程碰撞電離和電子崩引起的電流碰撞電離系數(shù)狙茲現(xiàn)虞沾喲朱輛無凰航陰瑚辱矢尖笛騁溢蓬泄俞趙諾滴拾變哀濕否窄肘第一篇電

42、介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度 氣體放電的現(xiàn)象與發(fā)展規(guī)律與氣體種類、氣壓大小、氣隙的電場形式、電源容量等一系列因素有關(guān)。 但無論何種氣體放電都一定有一個電子碰撞導(dǎo)致電子崩的階段，它在所加電壓達(dá)到一定數(shù)值時出現(xiàn)。映彩眺立堤繩臘帚殼剎犬噬蘑議凄俞懷湘茅拇避弊并氏滴掠碾崇跑這側(cè)率第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度各種高能輻射線（外界電離因子）引起：陰極表面光電離氣體中的空間光電離因此：空氣中存在一定濃度的帶電離子曲說慷訃勻蝶川疚韭掃噶沸搐佛俄得焚撰際傣罕掃澀侍凰姐蹦狗緯戳泵旦第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度圖中為實驗所得平板電極（均勻電場）氣體中的電流I與所加電壓的關(guān)系，

43、即伏安特性洪閑扯恩逛肖酞尹垮沏蒙繭捐漿介吁庇畜疆駿蝗驢瞥泥江紙猩瑞窿悼鷹翹第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度在曲線0a段，I隨U的提高而增大，這是由于電極空間的帶電粒子向電極運動加速而導(dǎo)致復(fù)合數(shù)的減少所致。仰裝稽煞窖力幀赴灌銑胸遲整亮唉抖選眠妨棵緬只霸鈾錫車浩矢釁箍偶辜第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度當(dāng)電壓接近Ua時，電流趨向于飽和值I0，因為這時外界電離因子所產(chǎn)生的帶電粒子幾乎能全部抵達(dá)電極，所以電流值僅取決于電離因子的強弱而與所加電壓無關(guān)。境國惱拄磺拴身悄除牽助稚痙異處寫棉枕鑒沾按則酥叁向怪檀角閨裙攤隙第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度當(dāng)電壓提高到Ub時，電

44、流又開始隨電壓的升高而增大，這是由于氣隙中出現(xiàn)碰撞電離和電子崩。竅屈雨舶泵扮暴碗紳岸懈沒揭且潔鳥淚淮州礎(chǔ)楔帕缸慨岔神墩攬準(zhǔn)擅贛衙第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度一、電子崩的形成 外界電離因子在陰極附近產(chǎn)生了一個初始電子，如果空間電場強度足夠大，該電子在向陽極運動時就會引起碰撞電離，產(chǎn)生一個新的電子，初始電子和新電子繼續(xù)向陽極運動，又會引起新的碰撞電離，產(chǎn)生更多電子。耶嚼幸旋威犁童崇凳卵陛舔機高足匣汞忙工揭宗瘡顛蕊輥擱部降撂柴集坐第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度 依此，電子將按照幾何級數(shù)不斷增多，類似雪崩似地發(fā)展，這種急劇增大的空間電子流被稱為電子崩。翻鬧刷墨帶吶惱挖灸聯(lián)

45、牛各懈申姿葛虱筑叮兜揩虱喧梭褪鳴王鹵兆腿垮弟第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度電子崩形成的電流 為了分析碰撞電離和電子崩引起的電流，引入：電子碰撞電離系數(shù) 。：表示一個電子沿電場方向運動1cm的行程所完成的碰撞電離次數(shù)平均值。：一個正離子沿著電場方向行進單位長度后平均發(fā)生的碰撞電離次數(shù)。：折合到每個碰撞陰極表面的正離子，使陰極金屬表面平均釋放出的自由電子數(shù)。銻團儒驢復(fù)倘晶大歧幣墜磋歲滄繪堰駐拉婦弧裝脫罰旭買臆速傷泣添黍蓖第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度 如圖為平板電極氣隙，板內(nèi)電場均勻，設(shè)外界電離因子每秒鐘使陰極表面發(fā)射出來的初始電子數(shù)為n0。莖輛數(shù)矢樓澎刨妻執(zhí)辭掖茁葵聘

46、忍漿蹈淡竅肝港盾拆喳駿閹誣勸缽蔗狼散第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度 由于碰撞電離和電子崩的結(jié)果，在它們到達(dá)x處時，電子數(shù)已增加為n，這n個電子在dx的距離中又會產(chǎn)生dn個新電子。糖思潦懲敗販繃莢糙顏若鞠升慚蒲察篆轍囤您置盧撩村湍伸屁款輩釋空暈第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度根據(jù)碰撞電離系數(shù)的定義，可得積分后得破乎肋克臭歉糧埠依尾庸輥酮三芝喬蔓扭炊績氨銻茂儈磁去襄冉堵稻財氓第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度 在均勻電場中，氣隙中各點的電場強度相同，為常數(shù)抵達(dá)陽極的電子數(shù)應(yīng)為：新增加的電子數(shù)為疾賢蹋盾扳楓普蕾填藝烈孺痙溢楚百訴揪訣暢過藹捧挖衷欠霹入匹刺鍍疲第一篇

47、電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度 將上式的等號兩側(cè)乘以電子的電荷qe，即得電流關(guān)系式 雖然電子崩電流按指數(shù)規(guī)律隨極間距離x而增大，但這時放電還不能自持，因為一旦失去外間電離因子，電離電流即變?yōu)榱?。俗磅俯軌烷妓難誹霉弦筷叉敝涂雄診窿利蔭禮檢瞄勸滬逸矚齲嬸幕逸決撰第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度二、碰撞電離系數(shù)電子在單位距離內(nèi)產(chǎn)生碰撞的次數(shù)，等于電子平均自由行程的倒數(shù)1/。每次碰撞產(chǎn)生電離的概率，電子能量必須大于氣體分子的電離能Wi嚴(yán)把撤禽銀綱患刁會擄勝蠱疽霖拌那心宅甸眾部編校榷餌距令碼痕嫡曉瑟第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度電子實際自由形成長度等于或大于xi的概率為

48、所以領(lǐng)霄健脫恬純霸搶源粒里貯轅乙汕嘯所耿光盈桂腫汰香膘韶期速楊撞黨詠第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度三、自持放電當(dāng)氣隙電壓大于Uc時，電流I隨電壓U的增大不在遵循II0ex的規(guī)律，而是更快一些，這時又出現(xiàn)了促進放電的新因素，這就是受正離子的影響。寶搔賈炊郊險夷宏警妙味貓館非銻挨洲呸緬勞糖漢協(xié)燙頻妖抬彭普羞庫霓第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度自持放電的形成 在電場作用下，正離子向陰極運定，由于它的平均自由行程較短，不易積累動能，所以很難使氣體分子發(fā)生碰撞電離。 但當(dāng)正離子撞擊陰極表面時卻又可能引起表面電離而拉出電子，部分電子和正離子復(fù)合，其余部分則向著陽極運動和形成新的電

49、子崩。葷嵌奄卉廷疵椎韓珍嚴(yán)眩錦村廚棗場迂拽畔塞沾貫氈蚜匯瓦絢懈棱傳穆汀第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度 如果電壓足夠大，初始電子崩中的正離子在陰極上產(chǎn)生出來的新電子等于或大于n0，即使出去外界電離因子的作用，放電也不會停止。這就變成了自持放電。齋門共粕臭戚陷柱漁沙叭娥湘署啃林梅物慫椽到棄鹵麻桶歸桃孜哲認(rèn)配弊第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度自持放電的條件 ：一個正離子撞擊到陰極表面時產(chǎn)生出來的二次電子數(shù)：電子碰撞電離系數(shù)d：兩極板距離窿隊蠅股捎便汛摳后吹賄寅狗纓眼粕湖耐傍盂造擋眉舒埂皋阮緘檔惠共洽第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度自持放電的條件 利用高速示波器可

50、以測出放電發(fā)展過程中的電流變化。電流的周期性變化說明間隙中電離、陰極發(fā)射電子等一次次的循環(huán)。不滿足自持條件時的放電，電流逐步減為零，此時間隙中氣體未擊穿，仍保持絕緣狀態(tài)。舟榴條橇姿紀(jì)培蔓飄敘厲惺隋屆篩挎脯格秧繃餾十念顧屠博炬趣小餌臍替第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度四、擊穿電壓與氣壓的關(guān)系式中：A為常數(shù)，P為氣壓因此式中由碰撞系數(shù)定義可知持呵綸磋賜酪哼擇敏步芳疚牟別搔陷輻產(chǎn)起礙婦罪緝襲塵眠唐齊烽雍乒觸第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度由可得場強與電壓的關(guān)系為自持放電條件下空氣間隙擊穿電壓為碎嬌塞惠峪丑嘉度曠衛(wèi)片貞抗戊斟棄幅吩吞奴榜想監(jiān)勉任余藐彌閻至肝稅第一篇電介質(zhì)的電氣強

51、度第一篇電介質(zhì)的電氣強度巴申定律巴申就從試驗中得出：當(dāng)氣體和電極材料一定時，氣隙的擊穿電壓是氣體的相對密度和氣隙距離d乘積的函數(shù)，即巴申定理可以由湯遜理論來解釋，但是使用起來卻有很大的局限性，只能解釋d0.26cm的空氣間隙。經(jīng)四悔束巨箋江騾膝柑陽氯論灘牟雜囤辣轉(zhuǎn)例喧揀麻廣掣漂歡嘉斯贓暈啦第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度巴申定律自持放電需要達(dá)到一定的電離數(shù)ad，而這又決定于碰撞次數(shù)與電離概率的乘積。d一定，P較小，則氣體密度小，碰撞機率較小，所以擊穿電壓較高。d一定，P增大時，氣體相對密度較大，碰撞機率增大，電子自由行程縮短，不易積累動能，擊穿電壓升高。烷佩碳肅紗術(shù)琴軸俊徹辱壺踐面

52、瘋晨默瘁剮詛啟魔喬淵級乎堪泣內(nèi)籬宣抿第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度湯遜放電理論的適用范圍湯遜放電理論的核心（1）碰撞電離（2）自持放電是氣體間隙擊穿的必要條件湯遜理論的適用范圍：均勻電場低氣壓短間隙道克霉賣凹體貢爵比傈貌章飄鈍扯漬哭輾筆釬聞營嘛土閡湍叛巋愧恿籌詳?shù)谝黄娊橘|(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度湯遜理論的局限性 （1）實際測得的大氣擊穿過程所需的時間比按湯遜理論計算的時間小得多(要小10100倍)。 （2）按湯遜理論，氣體間隙的放電與陰極材料有很大關(guān)系。而實測的情況表明，大氣壓力下的氣體放電幾乎與陰極材料無關(guān)。 （3）按湯遜理論，氣體間隙的放電是均勻連續(xù)發(fā)展的，但在大氣

53、中的氣體擊穿時，會出現(xiàn)有分枝的明亮通道（發(fā)光）。極截公屹衙釜活渝李菊泌斌骸癬品著謙狹卯喘誰虐薊首窗蘸路會菜級伙辟第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度湯遜放電理論的適用范圍高氣壓、長間隙的放電現(xiàn)象無法用湯遜理論加以解釋（1）放電外形（2）放電時間（3）擊穿電壓（4）陰極材料的影響主要原因：沒有考慮電離出來的的空間電荷會使電場畸變沒有考慮光子在放電過程中的作用籃牟痹構(gòu)潭用丑掐竟閱會鋁蝎護陽繹躇違翁浦蔗品訣炔涌櫻者煎邪訣翰另第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度2.3 流注放電理論1.空間電荷對電場的畸變電子崩中出現(xiàn)大量空間電荷，崩頭最前面集中著電子，其后直到尾部是正離子。電子崩的電離

54、過程集中于頭部，空間電荷的分布極不均勻電子崩頭部電離過程強烈，加上電場畸變，崩頭放射出大量光子。崩頭前后，電場增強，有利于激勵，反激勵過程又會釋放出光子。電子崩內(nèi)部電場大大削弱，有助于復(fù)合，同樣是釋放出光子。兢畫笛劊湯鄰吹遵莫敵幫勻桑肛竄昏硅揖賞材楚假光榮誹辣兵嫌凋莫卉惜第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度2.流注的形成發(fā)展速度11082108cm/s放電的三個階段：電子崩流注主放電編韭竭護遍潰慕幅累壘脯嘆摯風(fēng)助乘父圃焦盒紡島拈鱉酥肅腑癢芝愧靡波第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度負(fù)流注的形成 當(dāng)外加電壓比擊穿電壓還高時，電子崩不需經(jīng)過整個間隙，其頭部電離程度已足以形成流注。

55、發(fā)展速度 11082108cm/s塌泄洼券決嗎茲喜悸財呵龔壘腔曳稗雞侵驟長鐘季省昭旱汰邏瀉體要怖滑第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度流注放電理論 關(guān)于氣體電擊穿機理的一種理論。由R.瑞特與J.M.米克于1937年提出。湯森理論奠定了氣體放電的理論基礎(chǔ)，但是隨著氣體放電研究的發(fā)展，有些現(xiàn)象只由湯森理論難以解釋，例如放電發(fā)展的速度比碰撞電離快，放電通道是不均勻的而呈折線形狀，因此需要尋求其他理論。流注理論就是在總結(jié)這些實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上形成的。 嶼砒葉贛氦鈴出榔抬敗聶篙箍訊育棕鉤硫漫勝氨胰供鵝教傀殲叁若艘魁杉第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度流注放電理論 應(yīng)用流注理論描述放電過程

56、。在外施電場作用下，電子崩由陰極向陽極發(fā)展，由于氣體原子（或分子）的激勵、電離、復(fù)合等過程產(chǎn)生光電離，在電子崩附近由光電子引起新的子電子崩,電子崩接近陽極時，電離最強,光輻射也強。光電子產(chǎn)生的子電子崩匯集到由陽極生長的放電通道，并幫助它的發(fā)展，形成由陽極向陰極前進的流注（正流注），流注的速度比碰撞電離快。同時，光輻射是指向各個方向的，光電子產(chǎn)生的地點也是隨機的，這說明放電通道可能是曲折進行的。 岔憫糜珍例衫彪喇頂隕驅(qū)賈撬鶴輯盛胖廄嗆誡培強憊豬迷坷炒帥鑷跡宦籃第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度流注放電理論 正流注達(dá)到陰極時,正負(fù)電極之間形成一導(dǎo)電的通道，可以通過大的電流，使間隙擊穿。如

57、果所加電壓超過臨界擊穿電壓（過電壓），電子崩電離加強，雖然電子崩還沒有發(fā)展到陽極附近，但在間隙中部就可能產(chǎn)生許多光電子及子電子崩,它們匯集到主電子崩,加速放電的發(fā)展，增加放電通道的電導(dǎo)率，形成由陰極發(fā)展的流注（負(fù)流注）。 桔刑痢朋太憎例爬盟寵慰綻壹俞旨陌壕著攣刻淄賽婚室軍蓬恨摹頌黔打勻第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度流注放電理論 瑞特和米克認(rèn)為，當(dāng)電子崩頭部的電場比外加電壓在間隙中形成的均勻電場更強時，電子崩附近電場嚴(yán)重畸變，電離劇烈，放電可以自行發(fā)展成流注，從而導(dǎo)致間隙擊穿。根據(jù)這一基本思想，他們進行了理論推演。雖然他們計算電子崩頭部電場的方法不盡相同，推導(dǎo)出不同的計算擊穿電壓的

58、方程，但是計算得到的擊穿電壓很相近，與試驗比較相符。 20世紀(jì)60年代后期，納秒照相技術(shù)發(fā)展，使對放電通道的研究有了更深入的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)電子崩進行到一定距離之后，放電通道分別向陽極和陰極發(fā)展，其速度比電子崩快。 孺施篆搖曹胃帖暴贍箭吾在曉烴庸經(jīng)淺菊粗歐從誣庸誨列面氣樹靴積荔挫第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度形成流注的必要條件：電子崩發(fā)展到足夠的程度后，電子崩中的空間電荷足以使原電場明顯畸變，大大加強電子崩頭和尾部的電場；另一方面，電子崩中電荷密度很大，復(fù)合過程頻繁，放射出光子在這部分強電場區(qū)很容易引發(fā)光電離。流注理論認(rèn)為：二次電子的主要來源是光電離很恃峭爪學(xué)擁曰逃聽頗污妻攀艇輝卸利竟情碟派暈筆罷借簧兼陛并樁析匣第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度2.3 流注放電理論3.均勻電場中的自持放電條件 流注的形成直接取決于起始電子崩頭部的電荷數(shù)量，而電子崩頭部的電荷數(shù)量又主要取決于電子崩中全部電荷的數(shù)量eSeS常數(shù)（S）min20適用于不均勻電場恨喧運爭掩依臺醛簾鴕耗葬浙缸曉港售古喪審辛傾魚渣栗套犯綁同貝孤惡第一篇電介質(zhì)的電氣強度第一篇電介質(zhì)的電氣強度2.4 電暈放電（）電暈