Конфигурация электрических полей

Диэлектрики служат для изоляции токоведущих электродов разной полярности друг от друга. Изолируемые электроды (шины рас­пределительных устройств, провода линий электропередач, наружные токоведущие части электрических аппаратов и т. п.) создают электриче­ские поля различной конфигурации.

От формы электрического поля зависит электрическая проч­ность и пробивное напряжение. Формы электрических полей подразде­ляются на однородные, слабонеоднородные и резконеоднородные. Ти­пичными примерами однородного поля является поле между двумя плоскопараллельными электродами и электродами Роговского, слабоне­однородное поле реализуется в системе электродов шар-шар (рис. 1.1) при расстоянии между электродами S меньше диаметра шара D (S<D), резконеоднородное поле — при электродах стержень-плоскость или стержень-стержень. Степень неоднородности электрического поля меж­ду электродами характеризуется коэффициентом неоднородности К_Н, который равен отношению максимальной напряженности электрическо­го поля Е_макс к средней напряженности Е_ср между электродами, т. е.

. (1.1)

Средняя напряженность есть отношение напряжения, прило­женного к электродам, U, к расстоянию между электродами, S,

. (1.2)

Рис. 1.1. Формы электрических полей: а — симметричная система

электродов; б — несимметричная система электродов

Максимальная напряженность зависит от приложенного к электродам напряжения, конфигурации, размеров электродов и расстоя­ния между ними. Например, для коаксиальных цилиндров (кабель) (рис. 1.2) максимальная напряженность определяется, как

, (1.3)

а средняя напряженность

, (1.4)

где

U — приложенное напряжение, кВ;

r — внешний радиус внутреннего цилиндра (жила кабеля), см;

R — внутренний радиус наружного цилиндра (оплетка кабеля), см.

Рис. 1.2. Схема коаксиальных электродов

Подставив (1.3) и (1.4) в (1.1), получим:

, (1.5)

т. е. зависит от геометрических размеров электродов.

Для однородного поля коэффициент неоднородности = 1, для слабонеоднородного — 3, для резконеоднородного — > 3.

Кроме этого различают симметричную и несимметричную систему электродов. Симметричная форма — электроды имеют одина­ковую форму и размеры и отсутствует заземление какого-либо из них (рис. 1.1, а). Несимметричная форма — электроды имеют отличающую­ся конфигурацию, размеры или один из них заземлен (рис. 1.1, б). Про­бивные напряжения в несимметричной системе электродов ниже, чем в симметричной.