(5-4) (5-5)

где Са и и - емкость испытуемого конденсатора и напряже-- ние на нем до ЧР; Си и U - емкость и напряжение на нем после ЧР, а AU - уменьшение напряжения на конденсаторе при ЧР.

Подставив в (5-3) значения Си и Си, выраженные через Сио, Сид и Си.п, и решив их относительно AU, получим

. Д = clf;/[(c ., + c )(c.,-fC .J]

Заметим, что

C;-C = AC = Cl/(C .-f-C .J.

Тогда из (5-4) следует, что

AU/U = АС/(С + АС) АС/С . (5-6)

Если ввести в (5-4) значение q (из 5-2) и учесть, что СиоЭ->Си.д, будем иметь А<и.д/[С о(Си., + С п)]. (5-7)

Часто вводят понятие о кажущейся интенсивности ионизационного процесса [5-62, 5-64, 5-98], понимая под этим величину заряда 9и, стекающего с емкости Сио на емкость Си. д при нейтрализации q во время ЧР:

9 = 9С .,/(С .д+С е). (5-8)

Тогда из (5-5) имеем

AU = 9 /С о. (5-9)

и, ли

Рис. 5-4. Конденсатор с порой в диэлектрике и его эквивалентная схема С п - емкость поры; С.д - ем.

кость по диэлектрику последовательно с порой; СиО - общая емкость, шунтирующая пору

При ЧР тратится определенная энергия, причем очевидно, что чем выше качество диэлектрика и стойкость конструкции конденсатора к ионизации, тем потребуется больше энергии, чтобы вызвать ЧР в нем. Энергия этого разряда

AW = Си/2 - С {и)У2CJJAV, (5-10)

Откуда

AVAWI(CU). (5-11)

Энергия может быть выражена и через АС, если подставить (5-6) в (5-10), т. е.

AWACU.

Если подсчитать число ЧР Пи, происходящих за 1 сек, то при одинаковости величин зарядов, нейтрализующихся при

каждом ЧР можно определить ток, протекающий через конденсатор во время ионизационного процесса:

= = АС оП . , (5-12)

Многими исследователями [5-28] установлена связь между энергией, затраченной на пробой образца, и объемом разрушенного диэлектрика. В [5-11, 5-84] было предложено ввести критерий оценки частичного пробоя конденсатора по величине, затрачиваемой при пробое энергии в соответствии с (5-11). Для того чтобы при разных величинах испытуемых емкостей одно и то же значение AW не приводило бы к разным значениям AU, было рекомендовано [5-84] подключение параллельно Си дополнительного конденсатора большой емкости, у которого ЧР отсутствуют. Приведем временные характеристики разряда. Постоянная времени разряда менее 0,1 мксек. Импульс тока ЧР имеет длительность того же порядка, а фронты порядка 0,01 мксек. Частотный спектр импульса простирается до частот сотен и более Мгц.

д. ионизационные процессы и надежность

Надежность и долговечность работы конденсаторов [1-2а, 1-31], изоляторов, кабелей, равно как и любых других емко-:-стных объектов, при подаче на них напряжения определенной формы и величины зависит в значительной степени от уровня ионизационных процессов, развивающихся внутри их во время эксплуатации. В связи с этим представляется важным определить наличие ионизации, оценить величину кажущейся интенсивности в испытуемом объекте при данном напряжении и условиях внешней среды. Как известно [1-31, 5-55, 5-73, 5-113, 5-119, 5-120, 5-133], кажущаяся интенсивность ионизации оказывается связанной с надежностью и сроком службы изделия. Так, например, согласно данным [5-144] для кабелей с полиэтиленовой изоляцией при напряжениях U, соответствующих разрядам с интенсивностью в 2 пк, срок службы ра-. вен сорока шести годам, а при эксплуатации тех же кабелей. при напряжениях, превышающих U, соответствующим кажущейся интенсивности ионизации =10 пк, срок службы снижается на 11 лет.

Напряжение f/н.и, при котором начинают появляться ионизационные процессы, если они вообще способны возникнуть, обычно бывает намного ниже пробивного напряжения и конденсатору при кратковременных испытаниях не причиняется практически никакого вреда, его надежность и срок службы не снижаются. В связи с этим испытания конденсаторов и других деталей на начало ионизации часто называют неразру-шающими испытаниями. После таких испытаний конденсатор может быть использован в аппаратуре любого назначения.

Найденная при измерении величина н.и, (а также исследование других параметров ионизационного процесса) помогает правильно выбрать рабочее напряжение конденсатора и является одним из важнейших факторов, определяющих правильность и обоснованность такого выбора.

При отсутствии ионизации и ЧР в диапазоне значений напряжений вплоть до испытательных не следует предполагать, что Многократная подача напряжения в указанном интервале может ухудшать изоляцию конденсатора и привести к про-.бою 1. С другой стороны, наличие интенсивных ионизационных процессов при U-Ukcji приводит к ухудшению изоляции с каждой новой подачей испытательного напряжения и может создать условия, необходимые для развития пробоя.

В последнее время предложен интересный методе определения электрической прочности конденсаторов на основе исследования ионизационных характеристик. Согласно этому методу из общего числа N конденсаторов, подлежащих йспы- . танию, берется определенная выборка Ni, для которой и определяются: напряжение начала ЧР - Ub..vl, амплитудное значение импульсов ЧР- f/m И ЧИСЛО ИМПуЛЬСОВ ЧР в 1 сек -Пи.

После этого все конденсаторы Ni пробиваются и определя- ются соответствующие значения t/np- Все полученные данные подставляют в систему уравнений регрессии типа UTw=ao + + aiU\ -i;i+a2Umnvi. Из данной системы и определяются статистически усредненные коэффициенты Со, ai и Яг, справедливые . 1;ля всей партии изделий N, изготовленных в одном технологическом цикле.

Полученные коэффициенты оо, и Сг оказываются спра- ведливыми для всей партии изделий N (изготовленных в одном технологическом цикле) и, будучи подставлены в исходное уравнение, позволяют определить f/np-

Если определенным образом [5-ЗЗа] выявить тенденцию; развития ионизационного процесса во времени (происходит ли интенсификация или затухание ЧР), то можно прогнозировать работоспособность высоковольтных керамических конденсаторов и при длительном воздействии рабочего напряжения.

5-2. Методы и схемы индикации ионизации, частичных разрядов

и мерцания

А. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ИНДИКАЦИИ ЧР

Как было указано выше, при ионизации (ЧР и короне) в цепях, связанных с объектом, и в самом объекте имеет место выделение тепла, генерация и излучение с разной

1 Это утверждение может оказаться несправедливым, если по каким-либо причинам при испытании создаются условия для теплового и электрохимического пробоя.

Предложен В. А. Гедзюном и А. И. Семеновым.