та его Э. Бути объяснял ионизацией газовых молекул вследствие разрыва их силами электрическ. поля; однако последние недостаточны для разрыва только статического,

Фыг. 10.

Фиг .11.

но, вероятно, облегчают ионизацию ударом. Пробой Д. в силу ударной ионизации происходит пе только в газовых, но таюке и в жидких и в твердых средах. Практически наиболее часто происходит электрич. пробой теплового характера. Теория этого процесса, разработанная К. В. Вагнером, Длс. Л. Р. Гайденом и Ч. П. Штейнмецом, основана на подсчете теплового баланса в Д. между притоком джоулевой и сименсовой теплоты, образующейся действием минимального тока в Д., и отдачей ее вследствие теплопроводности и теплоемкости того же Д. Если тепловой баланс не превосходит нулевого значения, то Д. остается целым; если теплота возникает в избытке, то начинается более или менее быстрый перегрев соответственного места Д., влекущий за собою увеличение проводимости и угла потерь; вследствие этого опять усиливаются оба источника теплообразования, что, в свою очередь, ведет по тем же причинам к ускоренному нарастанию Г.Таким обр.. Фиг. 12. *° участка, в котором тепловое равновесие было нарущено, б. или м. быстро поднимается до разрущения Д. (расплавление, химич. разложение, пролшгание) при весьма значительн. электропроводности.

3нач ени е геом етр ич. факторов при пробое. Каков бы ни был механизм пробоя, исходным началом всех его видов служит электрическое поле; поэтому именно форма поля, т. е. распределение силовых линий в пространстве, а не сама по себе разность потенциалов, определяет характер процесса. Таким образом, в явлениях пробоя существенное значение имеют величина и форма электродов, между к-рыми происходит пробой. Фиг. 9 показывает, по А. Швайгеру, зависимость силы пробивающего поля от размеров и вида электродов. Кривая а относится к щаровым э.11ектродам радиуса й, кривая б-к цилиндрическим коаксиальным, с внутренним радиусом г, а кривая в-к круглым пластинчатым, радиуса d. Во всех указанных случаях пробивающее поле неоднородно (пример-на фиг. 10); этим обстоятельством затрудняется сопоставле-

Фиг. 13.

Фиг. 14.

ние испытаний на пробойную крепость, раз только меняются размеры и форд1а электродов и их взаимное расстояние. Неоднородность ноля в особенности повыщается при пробое твердых Д., когда диэлектрич. среда оказывается по меньшей мере из двух разнородных тел. Поэтому, когда желают достигнуть большей однородности поля, изготов-.Т1ЯЮТ из испытуемого материала трубочки с резервуарами (фиг. И), которые и слулсат электродами (Мосьцицкий), или же погружают весь пробойник с Д. в среду примерно того лее диэлектрического коэфф-та-(Грюневальд). Другой способ (фиг. 12) состоит в том, что шаровые электроды врезают, приблизительно наполовину, в толщу Д. (Рохов). Третий способ (Я. И. Шнильрейн) заключается в устройстве электродов в виде поверхностей, равноудаленных от поверхности катеноидной. Четвертый способ (Аллеи)-плоские круглые электроды снабжают тяжелым охранным кспьисм, подлолеен-ным дополнительным слоем Д. Пятый способ- окружают э.11ектрод системой охрон-ных колец-конденсаторов (фиг. 13) постепенно уменьшающейся емкости, выравнивающих градиент внутреннего поля (Зоп-ненштейн). Практически чаще всего пользуются плоскими электродами с закругленными краями. Те лее электроды, при известном усовершенствовании, применяются в грушевидной форме (фиг. 14, размеры в мм) или в виде электродов Роговекого (фиг. 15). Ан-глийск. нормы рекомендуют пробой между диском и шаром радиусом в 25 мм, при чем электрич. крепость Е получается от помно-лсения F/fe на особый коэфф. к-рый представляет собой функцию толщины h и дается таблицей пли графически. Наконец, К. В. Вагнер предложил для однородности ПОЛЯ прокладывать между Д. и электродом кусок соответственно пропитанного дерева или же вообще полупроБ\одника W (фиг. 16). Пробойная крепость Д. оказывается более однородной при большем размере электродов, чем при меньшем; кроме того, изменяются также и средние значения. Затем, пробойная крепость меняется также от давления электродов, а именно-падает при его возрастании, асимптотически стремясь

Фиг, 15.

Фиг. 16.

к постоянному значению, к которому близко подходит при давлении 0,6 кг/см. Зависимость пробойной крепости от толщины Д. особенно заметна, нри чем кривая соответственной зависимости имеет вид приблизительно равносторонней гиперболы, одна из осей которой-ось силы поля, а другая- параллель оси толщин (фиг. 17). В тонких слоях Д. имеют весьма большую электрич. крепость; при толщинах в несколько /* крепость достигает нескольких MV/cjit; так, пробойная крепость воздуха при толщине в 1 доходит до 1,5-1,7 ШУсм, а слюды, при толщине 14,5 ,-до 7-8 MV.cm. Зависимость пробойного напряжения Vnp. от толщины выражалась различными способами:

= c-hi

h = a-Vr,p. + b-V

= E-h

= a + b-h

V p. = ghn

lh±m

(I) (Баур) (II) (Штейнмец)

(III) (КинцОруттер,

Мосьцицкий)

(IV) (Швайгер, Вальтер,

Мосьцицкий)

(V) (Гаррие); при установлении краевого эффекта или под маслом

(VI) (Крог); 7г < п < /з, плоско - параллельные электроды

(VII) (Мосьцицкий); коаксиальные цилиндры

(VIII) (Грюневальд); плоско-параллельн. электроды

(IX) (Шуманн); шарообразные электроды

Здесь буквы а, Ь, с, f, д к, I, т, п, р означают характерные постоянные данного вещества, а Е р,- его пробойную крсаость.

Опыты показывают, что при сравнительно значительных толщинах устранение краевого эффекта дает пробойное напряженгш,

Электроды поперечные

--90мм

---...... 6 -- ---> 40

создавая протоки молионам и ионам. Так, напр., трансформаторн. масло, вполне сухое и при чистых электродах пробойника, имеет электрическую крепость 230 кУ/см, тогда как слегка сырое-ок. 20 kY 1см; уже 0,01% влаги понижает крепость масла вдвое. По Фризе, крепость масла Е (в кУ/см) связана с содержанием влажности р% гиперболически: I

E = -f + 20. j

Т. к. пробой север- шается работой сил поля, то он не м. б. # в строгом смысле мгновенным и запаздывает, делаясь возможным лишь по достижении импульсом сил достаточной величины. Классификация явлений пробоя по длительности наложения поля представлена ниже в табл. 5.

Время как фактор пробоя сказывается на пробое особенно своеобразно при напряжении, накладываемом ударно: пробой некоторых Д. происходит здесь, как взрыв. Т. н. фактор времени, или коэфф. удар а (отношение крепости при ударном напряжении к крепости при напряжении непре-

0 Qf ЦЗ С14 Ojd 0,6 0.7 00[Оо Межзлектродное состояние

Фиг. 17.

пропорциональное толщине Д., т. е. независимость электрической крепости от толщины.

Значение ф и з и-ческих факторов при пробое. Электрическая крепость Д. в большинстве случаев существенно зависит от t° и, как общее правило, есть убывающая функция ее. В следующей сводке данных показана зависимость электрич. крепости от Г (по Флайту) для некоторых употребительн. материалов (числа выражают остающуюся у данного материала при 100° электрич, крепость в % крепости при 30°).

Бумага.................... 30

Микарга................... 50

Прессшпан.................. V0

Лакированное полотно .......... 60

Различные слюдя 1ые изоляц. материалы (слюдяное полотно и бумага, микафолий, миканит-твердый и жидкий) ... 90

Однако, у нек-рых материалов электрич. крепость при повьшшнии i° может проходить через максимум, в связи с происходящей при этом просушкой Д. Напротив, влажность Д., особенно волокнистых и.чи губчатых, даже при ничтожном содержании ее, существенно понижает электрич. крепость,

Табл. 5 .-К лассификация явлений пробоя по длительности напряжения поля.

рывном), у одних д. близок к 1-это тела электрически хрупкие; у других Д. он значительно больше 1, и такие тела причисляются к электрически вязким. В отношении электрич. удара газы напоминают твердые тела механики, тогда как твердые тела в электрич. отношении подобны газам в механике. Т. о., атмосфера представляет электрически твердую, но хрупкую, среду. В некоторых случаях Д. вьщерживаютудар хулсе, чем постоянную нагрузку. Различное отношение Д. к удару объясняется наличием электрич. неоднородности, т. е. неравенства релаксации отдельных участков; последняя молсет иметь причиной либо различные индуктивности их (и тогда Д. выдерживают по-

стоянное или медленно переменное напряжение) либо различие кондуктивности (тогда Д. более стойки в отношении ударов).

ггооо

16000

14000\

юооо\

8000

4000

гооо\

Ofil 0,0г 0,03 0,04 0,05 0,0S 0,07 0,08 0.09 Толщина пластинки в мм мм

Фиг. 18.

Фактор времени возрастает с увеличением пробойного расстояния и с крутизной фронта волны напряжения. В отношении твердых Д. электрич. удар действует кумулятивно, если пе произошло пробоя сразу. Действие полей высокой частоты тоже связано с удар-ны.\т характером напрял-сения каледой полуволны. Зависимость пробойной крепости от характера изменения поля наглядно показана па фиг. 18, по Грюневальду. Одна и та же (мадрасская) слюда испытывалась здесь на пробой нагрузками следующих видов: о-постоянное напряжение, б-переменное напрялеение 50 пер/ск., в-однократный не-периодич. удар, г-десятикратный непери-одич. удар, 6-периодич. удар, е-прерванный удар, э ?-удар разрядки конденсатора, 3-напрялеение большой частоты трансформатора Тесла, г*-удар по предварительно поляризованному в противопололеном

Время в 10- ск. Фиг. 19.

смысле Д. Вид этих напряжений показан на фиг. 19. Пробой с кратковременной нагрузкой обусловлен накоплением теплоты джоу-

левой и сименсовой. При этом f тела и время т действия поля связаны соотношением:

где Q-тепловая мошность процесса, с-теплоемкость тела, а-коэфф. теплоотдачи, при чем предполагается, что Q, с, а не меняются с t°. Так назыв. постоянная времени (время, равное с : а) показывает, насколько медленно поднимается i°. Семейство соответственных кривых для разных значений Q : а представлено па фиг. 20. Параллель оси абсцисс дает в пересечении с этим семейством время, при котором Д. достигает заданной t°. Зная зависимость электрич. крепости от i°, можно установить на основании этого время, по прошествии к-рого Д. будет пробит. Пробой продолжительной нагрузкой обусловлен, наряду с нагревом, также диэлектрич. утом.тением, к-рое медленно проходит, если Д. получает достаточный отдых. Наконец, пробой долговременной нагрузкой обусловлен постарением Д.-как от длительного действия поля, так и от независящих от поля причин. Постарение Д. отличается от утомления невосстановимостыо первоначального состояния при отдыхе.Процесс постарения м. б. весьма ра.зличным: понижение дисперсности в коллоиде, перекристаллизация, проникновение влаги в поры

Время

Фиг. 20.

И капилляры, полимеризация и деполимеризация, окисление, растрескивание, различные химич. изменения и т. д. Постарение Д. ускоряется электролизом, высокой или низкой 1° и, особенно, резкими изменениями Ь , действием озона и окислов азота, производимых короной, газовой ионизацией и т. д.

Особые явления в Д. Основные свойства диэлектриков находятся в зависимости от множества факторов, в том числе от самого поля и его изменения во времени. Это ведет к различным своеобразным явлениям в слуле-бе Д. Таковы: облегчение пробоя в присутствии пылеобразн. или рыхлых тел (эффект Волькотта);пьезоэлектрич. расширение кристаллов, ведущее к расшатыванию кристаллич. Д. в переменном поле (эффект Писли); стриктоэлектрическ. явления, изменяющие форму Д. и, кроме того, ведущие к разрежению газа вдоль поверхности Д., с соответственным облегчением коронообразования (эффект Штауффера); электростатич. притяжения при наличии полупроводников (эффект