возможны и два разряда (рис. 5-3, а), что может быть оправдано лишь при очень большой емкости поры [5-59, 5-107]. Некоторые авторы [5-57, 5-93] полагают, что. напряжение на поре при разряде не падает до нуля и картина процесса соответствует рис. 5-3, б.

Рис. 5-2. Вид импульсов ЧР (по Уайтхеду) -.а - -

1 - кривая приложенного напряжения; 2 - кривая напряжения на поре

Возникновения ЧР при переменном напряжении определяют и особенности испытания конденсаторов напряжением. Так, например, пробивное напряжение при испытании на постоянном токе меньше зависит от длительности приложения напряжения, чем при переменном токе. При испытании напряжением постоянного тока требуется от установки меньшая

Рис. 5-3. Кривые ЧР (по Геманту и Борисоглебскому)

мош,ность, так как мощность в данном случае определяется только током утечки. Небольшая мощность, выделяемая при испытании, не разогревает диэлектрик конденсатора и не создаются условия, приводящие к тепловому пробою [5-33]. Испытание позволяет определить электрическую прочность для условий, при которых развивается электрический пробой.

При включении на испытуемый конденсатор постоянного напряжения (при неустановившемся процессе) напряжения

на отдельных слоях неоднородного диэлектрика определяются как и при переменном, главным образом частичными емкостями слоев. В установившемся режиме при постоянном токе напряжения в Изоляции определяются проводимостями слоев, а при переменном - частичными емкостями. Особенности выбора испытательных напряжений в связи с различиями в механизме пробоя (величинах пробивных и разрядных напряже-жений) более подробно рассмотрены в специальной литературе [1-2а, 1-16, 5-17, 5-28, 5-54, 5-84а]. Приведем лишь основные нормативные положения по проверке конденсаторов на электрическую прочность изоляции при времени испытания Ш сек (табл. 5-1).

Таблица 5-1

Основные нормы на испытание конденсаторов напряжением (ГОСТ 6580-63)

Испытательное напряжение и мощность установки

Индикация ЧР

Величина и род указаны в частных ТУ

Подъем напряжения плавный от О до t/н

за t ~ Ъ - 5 сек Измерение прибором класса точности

не хуже 2,5 Величина тока /р при разряде конденсатора: /р < 1 й Величина разрядного сопротивления: 3 ком при /7н < 500 е 10 ком t/и > 500 е

При испытании конденсаторов с металлизированными об-. кладками допускается ЧР. После последнего ЧР конденсатор должен выдерживать в течение 10 сек

В. ОСОБЕННОСТИ ИОНИЗАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ В КОНДЕНСАТОРАХ

Подробное изложение физических процессов, связанных с возникновением ЧР в изоляции и различных теорий пробоя диэлектриков, имеется в специаль-. .ной литературе [1-34, 5-22, 5-28, 5-29, 5-40, 5-41, 5-54, 5-57, 5-100, 5-123]. Мы укажем лишь на особенности возникновения этих процессов в различных видах диэлектриков.

Конденсаторы с керамическим диэлектриком. Ионизация в керамических конденсаторах и керамике вообще рассмотрена в работах Вула Б. М., Бо-городицкого Н. П., Пирятинского А. 3., Сканави Г. И. п др. [1-4, 5-27, 5-32. 5-49, 5-71, 5-78]. В этих работах показано, что ионизация наблюдается в порах керамики, при ионизации газа в порах выделяется тепло, различные участки керамики оказываются по-разному нагретыми, что может привести к образованию трещпн и разрушению керамического черепка. В порах могут происходить не только заряды, но даже развиваться корона [5-49, 5-78]. Под короной обычно понимают люминесцентный разряд благодаря ионизации воздуха, окружающего проводник, либо газа, заполняющего пору, не замыкающий электроды и не требующий большого тока от источника напряжения. Пробой керамики, вызванный нагревом газа в порах при ионизации и короне, назван термоионизационным [1-2а, 5-71, 5-78]. При некотором действующем 3Ha4ej нип переменного напряжения градиент температуры в поре достигает такой

величины, при которой вызванные им термические натяжения на стенке поры могут достичь предела прочности материала, а при повышении напряжения превысить его, что и приводит к разрушению образца [5-33].

Конденсаторы с бумажно-масляной изоляцией. Ионизации в бумажно-масляной изоляции посвящено наибольшее число работ. Это объясняется тем, что бумажные конденсаторы раньше других стали изготавливать на высокие напряжения; эта изоляция, по всей видимости, первой стала применяться в высоковольтных кабелях, трансформаторах, машинах, импульсных устройствах н т. п. [5-58]. Особенностью ионизации в бумажно-масляной изоляции является наличие в порах продуктов распада клетчатки и масла.

В воздушных включениях при ионизации создаются потоки электронов и ионов, которые каждый полупериод бомбардируют стенки поры, разрушают вещество диэлектрика и вызывают химические процессы с выделением кислорода и образованием окислов азота. Окислы при соединении с водой образуют кислоты, которые на поверхности диэлектрика создают проводящие слои [5-4]. При этом поры деформируются, стенки нх делаются проводящими, что приводит к резксЯну ослаблению изоляции. При ионизации разрушаются и пропиточные составы, в результате чего выделяется водород и образуется вода. Если в бумаге поры отсутствуют, то возможна ионизация масла [5-6, 5-15] на границе бумаги. Ионы масла, накапливаясь на границе, настолько искажают поле, что приводят к ионизационным процессам в газовых пузырьках [5-16, 5-38]. Образование в масле большого количества газовых пузырьков, наличие ионизационных процессов в них создают множество ионов и электронов, которые бомбардир(уют пограничные слои бумаги, образуя проводящие пути в ней, что в свою очередь приводит к разрушению диэлектрика и пробою [5-52, 5-63].

Даже кратковременная ионизация в бумажно-масляных конденсаторах вызывает снижение иопизпрующего напряжения, которое, однако, восстанавливается до исходного значения t/н.и после их пребывания под напряжением меньше ионизационного или без напряжения в течение некоторого времени. В связи с этим во избежание получения заниженных данных Ub.b измерение его было даже предложено производить при первом подъеме напряжения

Г. НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЧАСТИЧНОГО ПРОБОЯ

Обычно при исследовании ЧР в порах и газовых включениях диэлектрика испытуемый конденсатор при малых потерях представляют упрощенной эквивалентной схемой, показанной на рис. 5-4, а, б. Данная эквивалентная схема была экспериментально промоделирована с применением тиратронов [5-94], и наблюдаемые при этом импульсы ЧР в соответствующих случаях совпадали с изображенными на рис. 5-2. При ЧР емкость воздушного включения пробивается и высвобождается заряд

пС и =С и =С (U - U) = C (U - U). (5-1) Обычно C .H<Ci.i.n И f/ t/n, тогда

в том случае, если испытуемый конденсатор подключен к источнику с большим сопротивлением или после заряда отключен от него, общий заряд Q на нем сохраняется, т. е.

QCU = CUСи-Ш), (5-3)