CONDUCTIVITATEA GAZELOR ELECTROIZOLANTE

Conductivitatea gazelor electroizolante

Un gaz nu este este in mod obisnuit un amestec numai de molecule neutre ci si de molecule ionizate. Starea de ionizare a gazului, in absenta unui camp electric exte­rior, este intretinuta de diversi ionizatori externi, cum sunt radiatiile cosmice, razele X, radiatiile elementelor radioactive terestre, sau chiar unde electromagnetice de frec­venta inalta. Ca urmare intr‑un cm³ de gaz in timp de o secunda se produc 5-10 pe­rechi de ioni 15. Aceste ionizari se numesc neautonome sau intretinute. In acelasi timp ionii, partial, se recombina. Unele molecule sunt ionizate si de catre molecule neutre sau de catre ionii din gaz, datorita agitatiei termice. Ca urmare printr‑un gaz, considerat inchis intr‑un tub prevazut cu doi electrozi plani paraleli se stabileste un curent electric daca la electrozi se aplica o tensiune oricat de mica.

Curentul prin gaz variaza cu tensiunea aplicata ca in fig. 1.4. Pana la tensiunea U₀ curentul variaza corespunzator legii lui Ohm. Intre U₀ si tensiunea critica U_c cu­ren­tul se mentine la valoarea de saturatie I_S deoarece ionii accelerati de campul elec­tric nu poseda energii egale cu energia de ionizare a gazului. La tensiuni mai mari de­cat tensiunea U_c, energiile ionilor accelerati de campul electric devin mai mari decat energia de ionizare a gazului si are loc descarcarea in avalansa, autonoma, care duce la strapungerea gazului.

Figura 1.4.Variatia curentului printr‑un gaz electroizolant

La valori mici ale intensitatii campului electric aceasta nu influenteaza genera­rea de purtatori de sarcina. La fiecare valoare a intensitatii campului electric se stabi­leste, in regim stationar, unechilibru intre procesul de ionizare si cel de recombinare si conductie. Cu crestera campului componenta conductiei creste fata de cea a recom­binarii.

La tensiuni mai mari decat valoarea critica U_c datorita ionizarilor produse de ionii accelerati de campul electric, cat si de electronii emisi de electronii metalici in urma bombardarii lor de catre ioni, se obtine descarcarea independenta de ionizatorii externi, care are loc in avalansa, incat cresterea nelimitata a curentului prin gaz, reali­zeaza strapungerea. Cum in cazul aerului, pentru d =1 cm seobtine,U_s = 10 [kV], iar J = 10^‑19 [D/cm²], rezulta ca la campuri mici gazele sunt electroizolante corespunza­toa­re daca nu sunt ionizate.

In utilajele eletrotehnice pentru industria miniera, se utilizeaza gaze electro­ne­gative, care au proprietatea de a "absorbi" electronii dintr‑o descarcare electrica, eli­minand estfel aparitia exploziilor gazelor de mina, la deschiderea circuitelor din ins­ta­latii. Rigiditatea dielectrica a acestor gaze este mai mare decat a aerului.