热击穿(thermal breakdown)在电场作用 下,固体电介质因内部热量积累、温度过高而导致,由绝缘状态突变为良导电状态的过程。 实际绝缘结构中,除了导体中电流产生的热量将 传送给固体电介质外,在电场作用下,固体电介质本身也将因漏导和极化而发热。与此同时,固体电介质也要 向四周散发热量,若发热量超过散热量,则固体电介质的温度将上升。由于固体电介质的损耗随温度上升而 增加,因此发热量也随之增加。相应地、散热量也随固体电介质与周围环境温差的增加而增加。若在固体电 介质能耐受的温度下,发热量与散热量相等,则建立起了热平衡,固体电介质正常工作;若发热量始终大于散 热量,则固体电介质的温度不断上升,最终固体电介质发生炭化、熔化或开裂等现象,丧失绝缘性能,发生热 击穿。 固体电介质的发热量Q与电压酥及温度飞有关,散热量QS与温差t一t。(t。为周围环境温度)有关,如图所示,图中u3>u:>u:。当电压为u。时,爱热量始 终大于散热量,不能建立热平衡,必然发 生热击穿。在电压为 Ul,温度为t,时建立 起了稳定的热平衡, 不会发生热击穿。当 电压为UZ时,虽然在温度为tZ时能建立起 夕{Q(v-a) 1\ 口{Q(刀2) Q(U一) to fl Q、Q、与才的关系热平衡,但不稳定;温度略有升高,发热量即大于散热 量,最终仍然发生热击穿。电压UZ是发生热击穿的临 界电压。影响热击穿电压的因素有:①周围环境温度。热击 穿电压随周围环境温度上升而显著下降。②散热条件。加强散热可提高热击穿电压。③固体电介质的厚度。电 介质厚度增加后散热困难,用加厚绝缘的方法来提高热击穿电压是不经济的,有时甚至是不可能的。④电压 频率。频率越高,发热量越大,热击穿电压越低。⑤固体电介质本身特性。固体电介质的导热性越好,漏导和 极化损耗及它们的温度系数越低,热击穿越不易发生。
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