Теоретичні відомості. За своїм призначенням електроізоляційні матеріали зовсім не повинні пропускати електричний струм під дією прикладеної постійної напруги

За своїм призначенням електроізоляційні матеріали зовсім не повинні пропускати електричний струм під дією прикладеної постійної напруги, тобто вони повинні бути непровідниками. Однак, як показує досвід, всі реальні діелектрики під дією постійної напруги все ж пропускають деякий, хоч і незначний струм ‑ струм витоку.

Струм витоку має дві складові: струм наскрізний І_кр та струм зміщення І_зм. останній, в свою чергу, можна поділити на струм швидкої, миттєвої поляризації та струм, обумовлений різними видами повільної поляризації; його називають струмом абсорбції І_абс. Для більшості технічних діелектриків густина струму абсорбції більше густини струмів миттєвої поляризації, тобто струм зміщення І_зм приблизно дорівнює струму абсорбції

В загальному випадку струм зміщення поступово спадає в часі після вмикання постійної напруги, часто протягом хвилин і навіть годин. Складова І_абс, що змінюється повільно, обумовлена перерозподілом вільних зарядів в об’ємі діелектрика. Коли цей перерозподіл закінчується, залишається лише незмінний в часі наскрізний струм І_кр, котрий обумовлений проходженням носіїв заряду від одного електроду до другого, і складається з об’ємного та поверхневого струмів.

Вимірюючи опір матеріалів, слід виключати струм абсорбції, реєструючи струм витоку не раніше, ніж за хвилину після ввімкнення напруги; причому система електродів повинна дозволяти вимірювати окремо об’ємний та поверхневий струм.

При тривалій роботі під напругою струм через тверді та рідкі діелектрики з часом може зменшуватись або збільшуватись. Зменшення струму з часом свідчить про те, що електропровідність матеріалу була обумовлена іонами сторонніх домішок і зменшилась за рахунок електричної очистки матеріалу. Збільшення струму з часом свідчить про участь зарядів, що є структурними елементами самого матеріалу, та про незворотний процес старіння, здатний довести до руйнування – пробою діелектрика.

Для чисельної оцінки об’ємної та поверхневої провідності користуються значенням питомого об’ємного опору r_V та питомого поверхневого опору r_S, які характеризують наявність шару підвищеної електропровідності на поверхні розділу твердого діелектрика з оточуючим газоподібним або рідким середовищем; цей шар створюється внаслідок неминучого забруднення, зволоження і т.п.

Визначення питомого об'ємного r_V і питомого поверхневого r_S опорів діелектрика звичайно проводять шляхом експериментального виміру поверхневого R_s і об'ємного R_v опорів стандартного зразка. Отримані значення опорів досліджуваного зразку по поверхні та крізь об’єм і розміри електродів стенду дають можливість розрахувати значення питомих об'ємного r_V та поверхневого r_S опорів. Розрахунок проводиться за формулами:

, [Ом.м]	(3.1)
,[Ом]	(3.2)

де Rv і Rs - відповідно об'ємний і поверхневий опори зразка, що вимірюються, Ом;

S - площа електроду, м²;

h - товщина діелектрика, м;

L - довжина електроду, м;

d - відстань між електродами, м.

Значення опору діелектрика розраховується за законом Ому згідно показів вольтметра та амперметра:

, [Ом]

(3.3)

де U - покази вольтметра, В;

I – покази мікpоампеpметpа, мкА.

Для круглих електродів:

, [Ом.м]	(3.4)
, [Ом]	(3.5)

Необхідні для розрахунків лінійні розміри для визначення r_V і r_S, показано на рис.1.

d₁ –діаметр внутрішнього кільця; d₁=10мм

d₂ – діаметр зовнішнього кільця; d₂=10,1 мм;

h – товщина діелектрика;

1 - внутрішнє кільце; dв=38 мм;

2 - Зовнішнє кільце.