《电介质物理》课件 电介质的击穿-(1)

If：脉冲电压
电压作用时间很短，按电容分配
2 1 E UE ， U 1 2 d d d d 2 21 12 21
1
双层介质共有最大击穿电压的条件
E 2 1 b 1 E 2 b
例：纸质电容器（未浸油时）
d2
ε
纤维
2
空气中
E1
2d E Biblioteka Baidu2 2d1
E 5 5 M V / m d d . 50 . 5 m m 1 2 0 1 2 1 1 d 1 0 1 0 1 2 1 2 1 2 C 1 0 S / m 1 2 1 1 d d 0 . 5 ( 1 0 1 0 ) 1 . 1 1 2 2 1 2 5 1 2 5 E 1 0 1 0 0 M V / m E 1 1 b 1 2 1 . 1 1 0 第一层击穿
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例：d1＝d2＝0.5mm；1＝10－12S/m， 2＝10－11S/m；
E1b＝E2b＝100MV/m，U＝55kV U 5 5 k V 计算：
求解：
d d d d 2 1 2 1 2 1 U E d E E E 1 1 1 d d 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 1


2
C1 C2
d
图 5－33 双层复合电介质及其等效电路
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稳态：
d d E E E E C d d d d d d E E E E C d d d d
2 1 2 1 12 21 12 21 1 1
1 1 2 2 12 21 12 21 2 2
U U E d1 d2 d
if
1 2 1 2
E 1 E 2 E
E 1 EE 2
如果第一层 E1 E1（引起第一层击穿），全部电压 b
加到第二层上，第二层也就随之击穿。
1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 2 2 1 2 2 2
双层介质共有最大击穿电压的条件为
tg 1
2 2 E 1 tg E 1 tg 1 b 1 1 2 b2 2
E 2 1 b 1 E 2 b
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If：交变电压
1 t g d c ' E E ( d t g d t g ) ( d d ) 1 t g
1 2 1 2 1 1 2 1 2 1
1 t gd c ' E E ( d t g d t g ) ( d d ) 1 t g
Q：那么击穿场强与电导率如何配合才能使复合介质的击穿电压最高？ E E C C E E E A：
1
11 2 2
1
此时
E C E E E 1 1 b 2 2 b 2 U E d Ed b 1 b 1 2 b 2 ——复合介质击穿电压最大值 E2 C
2 2 2 1 2 2 2 2 1
上节课小结
瓦格纳热击穿：低阻通道 热击穿：非本征 均匀固体热击穿 脉冲热击穿 稳态热击穿：T、f、d的影响 低能判据 固体 介质 的击 穿 单电子近似理论 本征电击穿 电击穿：本征 雪崩电击穿 碰撞电离雪崩击穿：40代理论 高能判据
集合电子近似理论 场致发射击穿
不均匀介质的击穿
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四.不均匀电介质的击穿
宏观不均匀电介质或复合电介质：
气体—液体、液体—固体、气体—固体、固体—固体的不同组合 即使为单一电介质的绝缘结构，材料的不均匀性、杂质气隙等的存在 也不能看作是单一均匀电介质
1.复合电介质的击穿 ①双层复合电介质的击穿
ε 1γ
1 2
d1
ε 2γ
d2
U
R R 22 R R 11
U E 1 1 0 M Vm / 1 0 0 M Vm / 2 d 2
第二层也击穿
If：
1 2
E E 5 5 M V / m 1 0 0 M V / m 1 2
都不会击穿
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1
d
ε 1＝1
d1
空气
空气层的体积比 θ1＝d1/d
图 5－34 未经浸的纸质 电容器复合介质
纤维层体积比
d d 1 2 2/ 1
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《工程电介质物理学》
电介质的击穿（5） Breakdown of Dielectrics
李建英
2012年4月~5月
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