Dielektrická pevnost
Dielektrická pevnost je fyzikální pojem vyjadřující odolnost materiálů vůči elektrickému poli. Jedná se o hodnotu intenzity elektrického pole, při které pro daný elektrický izolant dochází k tzv. průrazu (u pevných materiálů), respektive přeskoku (u kapalin a plynů) a tento materiál se stává vodivý.[1][2]
Značení a jednotky
- Symbol - Ep
- Výpočet - , kde
- Up - průrazné napětí
- l - tloušťka izolantu
- Jednotky - základní: V/m; odvozené: kV/mm, kV/cm, MV/m
Elektrický průraz
| Materiál | Ep [kV/mm][1] |
|---|---|
| Vzduch | 1 - 3 |
| Rutilit (TiO2) | 10 |
| Kondenzátorový olej | 20 |
| Permitit | 20 |
| Transformátorový olej | 4 - 30 |
| Kamenina | 7 - 27 |
| Porcelán | 10 - 30 |
| Steatit | 20 - 45 |
| Polyvinylchlorid | 26 - 50 |
| Kabelový papír | 50 - 60 |
| Mikanit (slídový izolant) | 100 |
| Polyetylen | 90 - 120 |
| Napouštěný papír | 100 - 130 |
| Polyester | 180 |
Každý průraz má 2 stadia:
- náhlé zvětšení elektrické vodivosti a průchod proudu izolantem,
- následek průchodu proudu (oblouk, roztavení, ohoření apod.).
Průrazná intenzita elektrického pole
Teoreticky je dielektrická pevnost materiálu jeho charakteristickou vlastností, která nezávisí na uspořádání elektrod ani na tom, z jakého materiálu jsou vyrobeny. Působením elektrického pole se při průrazu uvolňují vázané elektrony. Je-li přiložené pole dost vysoké, může urychlit elektrony natolik, že při jejich srážkách s neutrálními atomy nebo molekulami jsou uvolňovány další elektrony; tento jev se nazývá lavinový průraz. K průrazu dochází velmi rychle (typicky během nanosekund) a vzniká při něm elektricky vodivá dráha skrz materiál izolantu. Jedná-li se o pevnou látku, průraz natrvalo podstatně zhorší nebo dokonce zcela odstraní jeho izolační schopnosti.
Průrazné napětí
Napětí při němž dojde k průrazu v daném případě závisí na vzájemném uspořádání dielektrika (izolátoru) a elektrod na které je přiloženo elektrické pole; dále na časovém průběhu (rychlosti růstu) napětí na elektrodách. Protože dielektrikum vždy obsahuje mikroskopické defekty, jeho dielektrická pevnost je daleko nižší než teoretická hodnota v ideálním materiálu. Dielektrická pevnost tenkých vrstev bývá vyšší než v případě silnějších destiček téhož materiálu. Napětí se rozloží do sériové kombinace více virtuálních kondenzátorů. V aplikacích, kde se vyžaduje co nejvyšší dielektrická pevnost, např. pro vysokonapěťové kondenzátory nebo pulzní transformátory, se proto používají vícenásobné tenké vrstvy dielektrik, nebo vakuové provedení.
Odkazy
Reference
- ↑ a b MUDRŇKOVÁ, Anna. Elektrotechnické materiály I.. Praha: VOŠ a SPŠ elektrotechnická Františka Křižíka, 2016. Dostupné online. ISBN 978-80-88058-90-8.
- ↑ REICHL, Jaroslav; VŠETIČKA, Martin. Elektrická pevnost dielektrika [online]. [cit. 2022-05-08]. Dostupné online.
Související články
- Elektrický oblouk
- Permitivita
Média použitá na této stránce