Однородное и неоднородное электрическое поле

1.

Лекция 4
Еmax = Ед Епр.к. ;
(3)
Еmax п = Ед.п. Еск,пер ;
Еном АВ Епр.АВ( ) ;
Еном MN Епр.MN( ) ;
(4)
Ер Ечр ;
Еmax и Еmax п - максимальная напряженность поля в толще диэлектрика и вдоль границы раздела твердый диэлектрик –
окружающая среда при воздействии испытательного напряжения; Ед , Ед.п – допустимое значение напряженности
поля по толще диэлектрика (АВ) или на границе раздела твердый диэлектрик – окружающая среда (АС) при
испытательном напряжении соответственно; Епр.к. –кратковременная электрическая прочность твердого диэлектрика;
Еск,пер – максимальная напряженность поля, при которой возникают скользящие разряды или происходит
поверхностное перекрытие; Еном АВ , Еном MN - допустимые напряженности поля в изоляции при номинальном
напряжении в соответствующих направлениях при максимально возможных в эксплуатации температурах; Епр.АВ( ) ,
Епр.MN( ) - длительная электрическая прочность диэлектрика в направлении АВ или MN при воздействии напряжения
в течение времени ; Ечр - напряженность поля, при которой возникают частичные разряды; Ер - напряженность1
поля в конструкции при номинальном напряжении.

2.

U
3U
п
п
U п
3U п
2U ф 2U ном
2U ф
2U ном
Однородное и неоднородное электрическое поле
Еmax – максимальное значение напряженности электрического поля в изоляции;
Епр – электрическая прочность изоляционного материала.
Пробой наступает Еmax = Епр
Е = U/d
Еmax = Едоп < Епр
E
rx ln
U
rнар
d – толщина изоляции
r x – радиусы в изоляции
rвнутр
2

3.

U
3U
п
п
U п
3U п
2U ф 2U ном
2U ф
2U ном
Коэффициент неоднородности электрического поля f = Еmax/Еср
f = 1 – однородное поле;
f ≤ 1,6 ÷ 2,0 – слабонеоднородное поле;
f ≥ 4 – резконеоднородное поле.
η = 1/f – коэффициент использования изоляции
Uпр= Еmaxd/f = Епрd/f .
d
3

4.

U
3U
п
п
U п
3U п
2U ф 2U ном
2U ф
2U ном
Расчет толщины изоляции по заданному сроку службы при номинальном напряжении
А) Теоретический расчет
Теория теплового пробоя В. Фока
Uпр = 113 (с)
,
a r f tg o
- Для цилиндрической изоляции
λ – коэффициент теплопроводности диэлектрика, Вт/(м∙К);
f – частота, Гц;
ε r , tgδ0 – диэлектрическая проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь при температуре
окружающей среды;
a – температурный коэффициент tgδ;
φ (с) – функция параметра «с», характеризующего влияние геометрических размеров изоляции и условий
ее охлаждения на пробивное напряжение.
4

5.

U
3U
п
п
U п
3U п
2U ф 2U ном
2U ф
2U ном
' Э T r1 ln r1 / r0
с=
( Э кT r2 ln r2 / r1 )
r0 – радиус внутреннего электрода, м;
r1 – внутренний радиус внешнего электрода, м;
r2 – наружный радиус внешнего электрода, м;
λэ – коэффициент теплопроводности электрода, Вт/(м∙К);
kT – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2∙K).
с ≤ 0,5
(с) =
c
(2 c ) e
е – основание натурального логарифма
5