STRAPUNGEREA DIELECTRICILOR LICHIZI

STRAPUNGEREA DIELECTRICILOR LICHIZI.

Pana in prezent nu exista o teorie unitara a strapungerii dielectricilor lichizi. Pe baza cercetarilor experimentale s‑au formulat teorii pentru explicarea rezultatelor, insa acestea au o valabilitate restransa numai la anumite aspecte ale fenomenului. Stra­pungerea lichidelor se constituie intr‑un proceas mult mai complex decat cel al gazelor sau solidelor. Dintre teoriile elaborate pentru explicare strapungerii lichidelor, sunt mai apropiate de realitate urmatoarele:

1) Teoria ionizarii similara celei din cazul gazelor, opereaza ca un drum liber ionizant (a) mult mai mic datorita densitatii mair a lichidului. In consecinta pentru a se obtine ionizare, conform relatiei este necesara o intensitate de camp electric mult mai mare decat la gaze. Rigiditatea lichidelor este de zeci, sute sau mii de [kV/cm] in timp ce a gazelor nu depaseste cateva zeci de [kV/cm]. Ionizarea moleculelor lichi­du­lui are o mai mare extindere in masa acestuia cand sunt prezente impuritatile, scamele sau moleculele de apa. Atat moleculele ionizate cat si impuritatile se dispun dupa di­rec­tia liniilor campului electric aplicat si formeaza intre electronii metalici punti de legatura cu mare conductivitate. Urmarea este cresterea temperaturii dielectricului si in final strapungerea sa.

2) Teoria strapungerii termice, are la baza ipoteza formarii in lichid a unor incluziuni gazoase in urma conductiei polarizarilor. Aceste bule gazoase se dispun dupa directiile liniilor campului electric intr electrozii metalici, fiind in plus afectate de ionizarile gazului din incluziuni care au loc la intensitati de camp mult mai mici decat ionizarea moleculelor lichidului, incat puntile formate prezinta conductivitate electrica suficient de mare pentru a se ajunge la strapungere. Bulele de gaze pot fi provenite si din stratul limita de aer absorbit la suprafata electrozilor metalici inainte de introducerea lor in lichid, dar si din decompunerea unor molecule sau actiunea campului electric.

3) Teoria strapungerii pur electrice are la baza ipoteza ca electronii care pro­duc ionizarea urmata de descarcarea autonoma si strapungerea lichidului sunt smulsi de catre campul electric din electrozii metalici intre care se afla dielectricul. Tinand seama de faptul ca energia de extratie a electronului difera de al unmetal la altul s‑a cautat in acest sens confirmarea experimentala a acestei teorii fara sa se obtina rezul­ta­te concludente.

Deoarece teoriile strapungerii lichidelor sunt inca incomplete, studiul acestor dielectrici si a factorilor ce ii influenteaza trebuie efectuat pe cale experimentala. Dintre factorii ce influenteaza rigidiattea dielectrica a lichidelor cei mai importanti sunt: impuritatile; - temperatura; - neuniformitatea campului electric; - continutul de apa. De fapt in exploatare, factorii mentionati sunt cei ce accelereaza imbatranirea dielectricului. Extinzand rationamentele ce explica influenta unor factori asupra rigi­di­ta­tii din cazul dielectricilor gazosi in cazul lichidelor se deduce ca distanta intre elec­trozi si presiunea au efecte similare gazelor. De asemenea se poate pune in evi­denta influenta conductivitatii termice a electronilor, diferind de la un metal la altul.

In fig. 1.39. este ilustrata influenta continutului de apa asupra tensiunii de strapungere a uleiului de condensator. Se constata ca un procent foarte mic de apa reduce la juma­tate rigiditatea dielectrica. In exploatare, asemenea situatii pot cauza grave avarii si distrugeri de bunuri materiale.

Figura 1.39. Influenta continutului de apa asupra tensiunii de strapungere.

Continutul de apa in ulei atrage dup sine influenta mai pronuntata a tempera­tu­rii asupra tensiunii de strapungere, cum rezulta din fig. 1.40. Uleiul deshidratat nu este afectat de cresterea temperaturii pana la 90-95 [°C] aceasta fiind si limita maxi­ma de incalzire admisibila a uleiului.

Figura 1.40. Influenta continutului de apa asupra variatiei cu temperatura a rigiditatii dielectrice.

La incercarea de strapungere a uleiului mineral cu tensiune alternativa se cons­ta­ta ca peste anumite valori ale frecventei (cateva sute de Hz) tensiunea de strapun­ge­re scade din cauza cresterii incalzirii si deci a efectului de strapungere termica. Ince­pand insa de la valori mici ale frecventei pana la aceasta limita critica, tensiunea de strapungere creste cu frecventa datorita micsorarii duratei semiperioadei tensiunii apli­­cate in raport cu timpul necesar dezvoltarii strapungerii.

In practica exploatarii dielectricilor lichizi trebuie sa fie luate in considerare toate concluziile ce rezulta din influenta diferitilor factori asupra comportarii lor in camp electric. Aceasta impune controlul periodic al starii dielectricilor lichizi.