Электрическая изоляция ВЧ установок ВН - Удельная энергия разрушения

6-4. Удельная энергия разрушения — универсальная характеристика стойкости твердых диэлектриков к воздействию ЧР
Выполненный анализ характера и интенсивности разрушения поверхности твердых диэлектриков под действием ПЧР показывает,   что в качестве энергетического параметра, характеризующего стойкость полимера к действию этих разрядов, может быть использована энергия, затраченная на разрушение единицы объема материала. Будем называть эту характеристику удельной энергией разрушения диэлектриков, обозначив ее как wp. Рассмотрим экспериментальное определение указанной характеристики и покажем ее универсальный характер.
Экспериментальное определение wp должно производиться с учетом доли энергии, затрачиваемой на разрушение диэлектрика при ПЧР и в том диапазоне значений интенсивности разряда, в котором механизм разрушения диэлектрика соответствует механизму разрушения при рабочих условиях.
Выражение для wp, Дж/мм³, может быть записано в виде:

Для широкого набора диэлектриков (табл. 6-1) были проведены эксперименты по ускоренному старению материала. Опыты проводились в испытательном промежутке игла—диэлектрик—плоскость при толщинах плоских образцов диэлектрика Δ = 1,9—3,5 мм. Значения выбирались из условия эрозионного разрушения полимера (рис. 6-9), давление воздуха было близким к нормальному р0=100 кПа. Время испытаний tи составляло для различных материалов от 2 до 59 ч. После выдержки под напряжением в течение времени с помощью микроскопа измерялись объемы V кратера эрозии, т.е. объемы разрушенного за это время материала диэлектрика. Кроме того, образцы выдерживались при указанных условиях испытаний до пробоя, т.е. для них определялось время жизни τ. Значения V и τ для каждого режима определялись как средние по пяти образцам. Среднее значение удельной энергии разрушениядля данного материала вычислялось по результатам испытаний во всех режимах. Экспериментальные данные, а также удельная энергиядля некоторых диэлектриков приведены в табл. 6-4.
Универсальность характеристики wp подтверждается в том случае, если существует достаточно жесткая линейная корреляция между wp и временем жизни τ. Приведем экспериментальное подтверждение такой корреляционной связи, рассматривая испытательный промежуток игла—диэлектрик—плоскость.

Таблица 6-4
Удельные энергии разрушения некоторых диэлектриков

Таблица 6-5

Времена жизни, удельные энергии разрушения и их отношения для различных диэлектриков

Наличие жесткой линейной корреляции между τ и wр иллюстрирует также рис. 6-10, построенный по данным табл. 6-5.
Итак, из экспериментальных данных для разнообразных диэлектриков следует, что удельная энергия разрушения является характеристикой стойкости к воздействию ПЧР. Учитывая одинаковую природу разрушения материала как при поверхностных, так и при внутренних ЧР, можно утверждать, что эта энергия является универсальной энергетической характеристикой диэлектрика, характеризующей его стойкость к воздействию ЧР.
В заключение приведем соотношение для Руд.mах при ПЧР, полученное с использованием расчетной модели бомбардировки поверхности диэлектрика электронами, образующимися в результате ударной ионизации в воздушном клине между поверхностями электрода (например, иглы) и диэлектрика [95, 96]:

Таблица 6-6
Удельная энергия разрушения и времена жизни для различных диэлектриков (промежуток игла—диэлектрик—плоскость)

Продолжение табл.6-6

Подводя итог, можно сказать, что удельная энергия разрушения wр, являясь индивидуальной характеристикой диэлектрика, представляет собой универсальную меру стойкости диэлектрика к воздействию ЧР. Отметим, что затраты времени на определение wp оказываются в несколько раз (иногда на порядки) меньше, чем затраты времени на определение τ.