Ulot- jest zjawiskiem polegającym na wyładowaniach niezupełnych wokół przewodu. Dla przewodów o
większych krzywiznach (mała średnica) oraz przy złej pogodzie (mgła, deszcz) ulot znacznie się nasila,
powodując duże zakłócenia radioelektryczne. Konsekwencją ulotu są również straty mocy i energii w liniach
przesyłowych i stacjach. Uwzględniając sumaryczną długość linii napowietrznych o napięciu 110 kV i
wyższym, straty mocy i energii osiągają wartości mające duże znaczenie ekonomiczne. Z tego względu dąży
się do maksymalnego ograniczenia ulotu. Przy napięciach znamionowych o wartości mniejszej niż 110 kV
ulot nie odgrywa większej roli. Zjawisko ulotu można łatwo zaobserwować w nocy, zwłaszcza przy dużej
wilgotności powietrza. Objawia się ono świetlistą aureolą wokół przewodów w połączeniu z wyraz
nie
słyszalnymi trzaskami i brzęczeniem.
W celu ograniczenia skutków ulotu stosuje się minimalne przekroje przewodów w zależności od napięcia 
im wyższe napięcie, tym większy minimalny przekrój przewodu.
Zjawisko ulotu, ulot ciągły i impulsowy, impulsy Trichela:
Przy elektrodzie o małym promieniu krzywizny następuje wzrost naprężeń  obniża się tam napięcie
początkowe U0 obniża się. Przy napięciu U0naprężonym rejonie  wyładowanie ulotowe / koronowe. Gdy elektroda ostrzowa jest dodatnia: ulot
impulsowy (ale o różnej częstości pojawiania się rozgałęzionego strimera) ą� ulot ciągły ą� snopienie ą�
przeskok. Jak elektroda jest ujemna: ujemne jony gromadzą się na czole powstającej lawiny i ją
przyhamowują, w określonych warunkach przyhamowana lawina osłabia natężenie pola i rozprasza się ą�
powstaje nowa lawina ą� itd. Powstają impulsy prądowe (Trichela). Przy wzroście napięcia powoli
ć� 15,4 �� a
przechodzi to w ulot ciągły ą� przeskok. Napięcie początkowe ulotu:Uu Ł� ��51,34 +� ��d�r ln ; d� 
r
rd�
Ł� ł�
względna gęstość gazu;
Ulot jest to: (+skutki)
- napięcie początkowe wyładowań
- tj. zapłon wyładowań samoistnych tylko na części odległości elektrodowej w pobliżu ostrza
- skutki : strata mocy czynnej, pojawienie się prądu ulotowego, wytworzenie ozonu, tlenku azotu,
zakłócenia
Skutkiem ulotu w liniach napowietrznych jest:
- pojawienie się prądu ulotowego (o charakterze czynnym)
- zakłócenia elektromagnetyczne
- wytwarzanie ozonu i tlenków azotu
Ulot nazywany jest wyładowaniem koronowym -Wyładowanie koronowe  właściwie wyładowanie
niezupełne lub ulot (ang. corona discharge). W elektrotechnice, wyładowanie elektryczne spowodowane
przez jonizację płynu czyli cieczy lub gazu otaczającego przewodnik, które pojawia się kiedy gradient
potencjału przekracza pewną wartość, ale warunki są niewystarczające do przebicia lub powstania łuku.
Opis zjawiska :
Wyładowanie koronowe jest procesem, w którym prąd zaczyna płynąć w neutralnym płynie, zwykle
powietrzu z elektrody ulotowej podłączonej do wysokiego napięcia. Ruch ładunków jest możliwy dzięki
jonizacji ośrodka, powodującej wytwarzanie plazmy wokół elektrody. Powstające jony unoszą ładunek
elektryczny do obszaru niższego potencjału otaczającego elektrodę zbiorczą lub rekombinują tworząc
ponownie neutralne atomy.
Jeżeli elektroda ulotowa ma bardzo mały promień krzywizny, bo jest zaostrzona lub ma postać cienkiego
przewodu, wokół niej wytwarza się duży gradient potencjału. W takiej sytuacji może dojść do wyładowania
w postaci iskry lub łuku elektrycznego. Jeżeli napięcie jest na tyle niskie, że nie pozwala na powstanie
kanału plazmy, ale dość wysokie, aby medium uległo częściowej jonizacji, powstaje wyładowanie
koronowe.
Korony mogą być dodatnie i ujemne. Jeżeli polaryzacja dodatnia jest na elektrodzie ulotowej, wyładowanie
koronowe jest dodatnie, a przy odwrotnej polaryzacji ujemne. Opis zjawisk fizycznych zachodzących w obu
przypadkach różni się. Asymetria wynika z odmiennej natury ujemnych i dodatnich nośników ładunku.
Ujemne nośniki ładunku czyli elektrony są bardzo lekkie podczas kiedy nośniki dodatnie czyli jony są
znacznie cięższe. Poprzez drgania termiczne występujące w normalnym ciśnieniu i temperaturze elektrony
mogą zostać wytrącone ze swoich orbitali.
Różnica między dodatnią i ujemną koroną staje się widoczna jeżeli rozważymy tempo produkcji ozonu,
który powstaje podczas wyładowań koronowych. Ujemna korona wytwarza znacznie więcej ozonu niż
dodatnia.
Praktyczne zastosowanie :
Wyładowania koronowe mogą być użytecznym zjawiskiem występującym w wielu przemysłowych
zastosowaniach:
Usuwanie niepożądanych ładunków elektrycznych z powierzchni samolotów podczas lotu, aby uniknąć
niekontrolowanych wyładowań elektrycznych, które mogą zakłócić pracę systemów awioniki.
Wytwarzanie ozonu
Podczas jednej z metod jonizacji (APCI- z ang. Atmospheric Pressure Chemical Ionisation) w komorze
jonizacyjnej spektrometru mas
Usuwanie pyłów z powietrza w systemach klimatyzacji
Odpylanie gazów technologicznych lub odlotowych w elektrofiltrach[1]
Usuwanie niepożądanych substancji organicznych takich jak pestycydy, rozpuszczalniki, składniki broni
chemicznej, z powietrza
Kserokopiarka
jonizator powietrza
fotografia kirlianowska
silnik jonowy
laser azotowy
W liczniku Geigera-M�llera
Wyładowania koronowe umożliwiają wytworzenie naładowanych powierzchni. Efekt ten jest
wykorzystywany w kserokopiarce. Wyładowania koronowe pozwalają na usuwanie z powietrza pyłów przez
ich naładowanie, a następnie osadzenie na elektrodzie o przeciwnym znaku. Wolne rodniki oraz jony
powstające podczas wyładowania koronowego mogą niszczyć toksyczne związki chemiczne.
Wyładowanie koronowe generuje zakłócenia słyszalne dla człowieka na falach dz
więkowych oraz
promieniowanie elektromagnetyczne utrudniające odbiór sygnałów radiowych, co jest szczególnie
dokuczliwe w pobliżu linii wysokiego napięcia. Energia elektryczna ucieka w powietrze powodując
wytwarzanie szkodliwego dla człowieka ozonu oraz tlenków azotu. Z tego względu urządzenia elektryczne
są konstruowane tak, aby zmniejszać wyładowania koronowe.
Wyładowania są niepożądane podczas
przesyłu energii elektrycznej ze względu na:
straty energii
uciążliwy hałas,
zakłócenia elektromagnetyczne
fioletowoniebieską poświatę
wytwarzanie ozonu
uszkodzenia izolacji
wewnątrz urządzeń elektrycznych takich jak transformator, kondensator, silnik elektryczny oraz prądnica, bo
prowadzą do niszczenia izolacji skracając czas bezawaryjnej pracy
KORONA DODATNIA :
Korona dodatnia rozkłada się jednorodnie na całej długości przewodnika. Może być obserwowana jako
niebieska lub biała poświata, a większość wytwarzanego promieniowania znajduje się w zakresie
niewidocznego dla człowieka ultrafioletu. Równomierne rozłożenie plazmy wokół elektrody ulotowej
wynika z jednorodności z
ródła wtórnych kaskad elektronowych. Przy takim samym napięciu oraz kształcie
elektrod korona dodatnia jest mniej widoczna niż ujemna. Ilość wolnych elektronów jest znacznie mniejsza.
Pojawiają się wyłącznie przy powierzchni przewodnika.
Elektrony w koronie dodatniej koncentrują się blisko powierzchni elektrody ulotowej, w obszarze
wysokiego gradientu potencjału, tak więc mają wysoką energię, podczas kiedy w koronie ujemnej wiele
elektronów znajduje się dalej od elektrody ulotowej w obszarze wypełnionym znacznie słabszym polem. W
reakcjach wymagających większych energii aktywacji wysokoenergetyczne elektrony z korony dodatniej są
bardziej użyteczne niż te z korony ujemnej. Elektronów w koronie ujemnej jest więcej, ale udział cząstek o
wyższej energii jest mniejszy. Wytwarzanie ozonu wymaga na tyle niskich energii, że korona ujemna
okazuje się znacznie bardziej wydajna w jego produkcji. W tym zastosowaniu liczy się bardziej liczb
elektronów niż ich energia.
Poza plazmą otaczającą elektrodę ulotową występuje przepływ niskoenergetycznych jonów. W przypadku
korony dodatniej podążają one od elektrody zbiorczej do ulotowej. Przy odwrotnej polaryzacji poruszają się
w kierunku przeciwnym.
Mechanizm [edytuj]
Rozwój korony dodatniej rozpoczyna się od przypadkowej jonizacji atomów gazu przez czynniki
zewnętrzne takie jak zderzenia atomów z cząstkami promieniowania kosmicznego lub przez pochłanianie
fotonów. Elektrony są przyciągane do elektrody ulotowej, a jony dodatnie odpychane. Niesprężyste
zderzenia w pobliżu elektrody prowadzą do dalszej jonizacji wytwarzając kaskady elektronów.
W koronie dodatniej elektrody wtórne niezbędne do kolejnych reakcji są wytwarzanie głównie w płynie w
obszarze poza plazmą. Ich z
ródłem są ultrafioletowe fotony wytwarzane przez plazmę przez elektrony
wracające do niższych stanów energetycznych. Nowe elektrony są przyciągane do obszaru plazmy wokół
elektrody ulotowej wytwarzając kolejne kaskady naładowanych cząstek.
Obszar korony dodatniej można podzielić na dwa regiony:
Region wokół elektrody ulotowej zawierający wiele naładowanych elektronów oraz jonów, który ma
właściwości plazmy.
Region położony dalej, w którym znajdują się ciężkie jony dodatnie przemieszczające się powoli do
elektrody zbiorczej.
KORONA UJEMNA :
Korona ujemna jest bardzo niejednorodna. y
ródłem złożonych kształtów korony są niewielkie nierówności
na powierzchni elektrody ulotowej. W pobliżu ostrych krawędzi na elektrodzie w koronie pojawiają się
charakterystyczne zgrubienia, których kształt określają parametry pola elektrycznego. Właściwości korony
ujemnej wiążą się z powstawaniem elektronów wtórnych w kaskadach kolejnych zderzeń. Korona ujemna
jest zwykle większa od dodatniej, bo elektrony w większej liczbie opuszczają bezpośrednie sąsiedztwo
przewodnika. Całkowita liczba elektronów oraz ich gęstość jest większa niż w przypadku korony dodatniej,
ale większość z nich ma niższą energię, bo znajdują się w obszarze o mniejszym gradiencie potencjału.
Mechanizm [edytuj]
Korony ujemne są bardziej złożone niż dodatnie. Cały proces rozpoczyna się od elektronu pierwotnego
powstające na skutek oddziaływania na płyn promieniowania kosmicznego lub ultrafioletu. Elektron
pierwotny poprzez kaskadę kolejnych zderzeń staje się z
ródłem lawiny cząstek rozchodzącej sie od
elektrody ulotowej. Głównym z
ródłem elektronów w koronie ujemnej jest efekt fotoelektryczny zachodzący
na powierzchni elektrody ulotowej. Praca wyjścia, czyli energia potrzebna do uwolnienia elektronów na
powierzchni elektrody, jest mniejsza niż energia konieczna dla jonizacji atomów płynu w warunkach
normalnych. W przypadku korony ujemnej podobnie jak w dodatniej głównym z
ródłem elektronów są
fotony powstające na skutek powrotu wzbudzonych atomów tworzących plazmę na niższe stany
energetyczne. Na dodatek jonizacja gazu jest trudniejsza niż w koronie dodatniej, bo jony dodatnie
przemieszczają się do elektrody ulotowej tworząc wokół niej ciasną otoczkę. Niekiedy zderzenia jonów
dodatnich z elektrodą również prowadzą do powstawania nowych elektronów.
Pierwsza różnica między korona dodatnią i ujemną tkwi w odmiennej naturze zjawisk odpowiedzialnych za
powstawanie lawin elektronów wtórnych. W koronie dodatniej kaskady zderzeń dotyczą atomów płynu, a w
ujemnej powierzchni elektrody ulotowej.
Druga różnica dotyczy procesu powstawania jonów w neutralnym płynie. Elektrony opuszczające elektrodę
ulotową są pochłaniane przez atomy płynu, np. przez cząsteczki tlenu lub pary wodnej. W ten sposób
powstają jony ujemne, które podążają do elektrody zbiorczej. W ten sposób obwód zostaje zamknięty.
Koronę ujemną można podzielić na trzy obszary coraz bardziej odległe od elektrody ulotowej:
Obszar wewnętrzny zawiera wysokoenergetyczne elektrony, które niesprężyście zderzają się neutralnymi
atomami, co prowadzi do lawinowego narastania liczby naładowanych cząstek. Plazma w obszarze
wewnętrznym ma zdolność jonizacji.
Obszar pośredni, w którym elektrony łączą się z neutralnymi atomami powodując powstawanie jonów
ujemnych, ale nie mają dość energii, aby powodować kaskady zderzeń. Plazma zawarta w obszarze
pośrednim jest ośrodkiem, w którym mogą zachodzić reakcje typowe dla takich warunków, ale nie jest
z
ródłem dalszej jonizacji.
Obszar zewnętrzny, w którym występują tylko jony ujemne wędrujące powoli do elektrody zbiorczej. Pole
elektryczne jest w nim jednorodne i nie występują zjawiska jonizacji.
Wyładowania ślizgowe :
Wyładowania ślizgowe są szczególną postacią wyładowań w powietrzu lub innych gazach, występują
przy współpracy dielektryka gazowego z innym dielektrykiem stałym o
większej przenikalności dielektrycznej. Wyładowania takie powstają przy napięciach zmiennych, gdy układ
dielektryczny ukształtowany jest w sposób jak na rys.9.
Układ dielektryczny, w którym powstają wyładowania ślizgowe przy �1 < �2
Szczególną cechą tego ukształtowania jest tworzenie się jakby równoległego połączenia trzech układów
dielektrycznych, w których linie natężeń pola np. linie 1. 2 lub 3, wskutek odmiennego kształtu elektrod
przechodzą przez różne ośrodki o różnej wytrzymałości dielektrycznej. W stosunku do układu drugiego
wytrzymałość na przebicie układu pierwszego i trzeciego jest wysoka, gdyż w pierwszym znajduje się
dielektryk stały o dużej wytrzymałości, w trzecim zaś odległość elektrod w powietrzu jest duża. W drugim
układzie (uwarstwionym szeregowo) naprężenia dielektryczne rozkładają się odwrotnie proporcjonalnie do
przenikalności elektrycznych i natężenia pola w części linii 2, przebiegającej przez powietrze, są wysokie
gdyż �1 < �2 , czemu sprzyja niejednorodność pola w przypadku zakrzywienia powierzchni mniejszej
elektrody. Przy podnoszeniu napięcia pomiędzy elektrodami, przy mniejszej elektrodzie, pojawiają się tuż
przy powierzchni dielektryka stałego w powietrzu, wyładowania świetlące . Kierunek rozwoju tych
wyładowań jest styczny do powierzchni granicznej pomiędzy dielektrykiem stałym i powietrzem. Prąd
wyładowań zamyka się pojemnościowe przez pojemność C dielektryka stałego. W miarę wzrostu napięcia
obszar wyładowań świetlących przy mniejszej elektrodzie powiększa się i długość wyładowań rośnie, przy
czym zwiększa się pojemność C, tworzona przez wyładowania i prąd wyładowań wzrasta. Przy osiągnięciu
pewnej wartości napięcia nazywanej napięciem początkowym wyładowań ślizgowych U prąd wyładowań
oŚl
jest tak duży, że zaczyna powodować termiczną jonizację w kanałach wyładowań zmieniając je w silnie
świecące długie iskry zwane ślizgowymi, powodujące powstanie dużych natężeń pola na swych końcach.
Natężenia te sprawiają, że niewielkie dalsze podnoszenie napięcia ponad U znacznie wydłuża iskry, co
oŚl
może doprowadzić do połączenia elektrod wyładowaniem przebiegającym po powierzchni dielektryka
stałego. Przebicie takie może wystąpić przy napięciu U znacznie niższym, niż byłoby potrzebne do
p
przebicia tej samej drogi w powietrzu, wzdłuż linii pola 3, gdyby istniał tylko trzeci składowy układ
dielektryczny.
Napięcie początkowe wyładowań ślizgowych U , jest tym niższe, im wcześniej powstają świetlenia i im
oŚl
większy jest prąd wyładowań. Świetlenia powstaną tym szybciej, im większa jest wartość �2 w stosunku do
�2 . Powstaniu iskier ślizgowych sprzyja wzrost pojemności C, która tworzona jest poprzez dielektryk stały
tuż przy mniejszej elektrodzie.
Wg Toeptera przy napięciach przemiennych napięcie U może być oszacowane na podstawie wzoru
oŚl
doświadczalnego :
gdzie U jest wartością skuteczną napięcia sinusoidalnego, powodującego wyładowania przy wartości
oŚl
2
szczytowej ośś U2, a C jest pojemnością jednostkową w F/cm dielektryka stałego,
2
zawartego pomiędzy większą elektrodą a l cm powierzchni, rozdzielającej dielektryki tuż przy
elektrodzie mniejszej.
Wyładowania ślizgowe w układzie cylindrycznym a) wyładowania z cienkimi kanałami b)
drzewopodobne wyładowania
Wyładowanie ślizgowe bezpośrednio przed fazą łuku
Przeciwdziałać wyładowaniom ślizgowym można podwyższając grubość dielektryka stałego, co wpływa na
zmalenie C, lub zmieniając proporcje wymiarów elektrod. Na rysunku przedstawiono przykładowo sposób
przeciwdziałania wyładowaniom przez metalizowanie części powierzchni granicznej dielektryków oraz
pogrubianie dielektryka stałego drogą tworzenia karbów w izolatorze przepustowym.
Wyładowań ślizgowych można uniknąć również projektując układ izolacyjny tak, aby rozkład naprężeń
wzdłuż linii natężenia pola był bardziej wyrównany. Można to osiągnąć np. w izolatorach stosując wewnątrz
dielektryka stałego ekrany, bądz
stosując pokrycia półprzewodzące niedopuszczające do powstawania
wyładowań powierzchniowych.
Wyładowania ślizgowe
C
U '=� U Rola pojemności związana z obszarem dielektryka stałego pod iskrą.Wzory Toeplera :
C +� C'
Us =� 36,5c-�0,44[kV ]
Środki zaradcze przeciwko wyładowaniom ślizgowym :A-zwiększenie grubości
a
Us =� 106( )0,44[kV ]
Er
dielektryka ,b-zastosowanie lub dodanie dielektryka o mniejszej przenikalności,zasto.c-żebra lub klosza,d-
zast,kieszeni metalizowanej.A)zmniejsza się pojemność na jednostkę powierzchni ,zwieksza się ciezar
izolatorac)zmniejsza się pojemność w miejscu gdzie jest żebro lub klosz,utrudnia to rozwój
wyładowania.d)poprawia rozkład pola na powierzchni  dobranie odpowowiednich grubości żeber w
najbardziej narażonych miejscach .e)sterowanie pojemnościowe (kondensatorowe)-poprawa rozkładu pola
równomierny zarówno w kierunku promieniowym jak i osiowym-im wiecej okładzin pośrednich tym
wyższe napiecie początkowe wyładowań.SKUTKI :powstawanie wżerów w porcelanie izolatora,skrośne
przebicie w miejscu gdzie nastąpiły ubytki.
MOSTEK SCHERINGA :
MOSTEK SCHERINGA :
W pomiarach wysokonapięciowych podstawowym mostkiem jest mostek Scheringa. Znajduje on
zastosowanie w badaniach profilaktycznych izolacji do pomiaru jej pojemności i rezystancji skrośnej, a
przede wszystkim współczynnika strat dielektrycznych tg� . Na rysunku 5.23 przedstawiono dwa układy
mostków Scheringa: prosty, gdy obiekt badany Cx nie ma bezpośredniego kontaktu z ziemią; odwrócony,
gdy jedna z elektrod obiektu badanego jest bezpośrednio uziemiona. W pierwszym przypadku urządzenia
służące do zrównoważenia mostka znajdują się pod niskim napięciem i są dostępne dla personelu
obsługującego. W celu uniemożliwienia przedostania się do nich wysokiego napięcia są one chronione
iskiernikiem. W drugim przypadku urządzenia te znajdują się pod wysokim napięciem i muszą być
umieszczone w klatce Faradaya.
Głównymi wielkościami występującymi w poszczególnych gałęziach mostków są: pojemność Cx (z
upływnością Rx) obiektu badanego, pojemność wzorcowa C2, rezystancja regulowana R3 i regulowany
układ równoległy pojemnościowo-rezystancyjny C4R4 oraz wskaz
nik równowagi, najczęściej galwanometr
wibracyjny G.
Schematy mostka
Scheringa: a)
prostego; b) odwróconego (z klatką Faradaya)
Warunki równowagi obu rodzajów mostka są takie same i określone równością stosunku impedancji Zx do
impedancji Z3 i stosunku impedancji Z2 do impedancji Z4, czyli
Uwzględniając, że
oraz że tg� << 1 otrzymuje się
Dokładność pomiaru tych wielkości zależy od czułości mostka, jakości elementów wzorcowych, zwłaszcza
kondensatora C2, i od wyeliminowania wpływu sprzężeń pojemnościowych, czemu służy starannie
wykonane ekranowanie.
tg� pozwala sprawdzić zawilgocenia ,zanieczyszczenia itd. W mostku elementy regulowane są pod wysokim
potencjałem stad powstaje konieczność izolowania ich od obsługi ze względu na jej bezpieczeństwo
,zasilany do napięcia sinusoidalnego prąd odkształcony.
Pomiar takich parametrów jak : pojemność , rezystancja skrośna , współczynnik stratności.tg�.
Współczynnik strat dielektrycznych tg �
Straty energii elektrycznej w dielektryku w pierwszej fazie podnoszenia napięcia stałego, tzn. przy
niewystępowaniu wyładowań niezupełnych, są wywołane polaryzacją dielektryku i prądem upływu
(zwanym też prądem przewodzenia). Polaryzacje elektronowa i jonowa nie są przyczyną strat energii, gdyż
polegają na sprężystej deformacji dielektryku, a zgromadzona w ich wyniku energia, w postaci pola
elektrycznego w dielektryku, zostaje całkowicie odzyskana. W tym przypadku dielektryk zachowuje się jak
kondensator idealny.
Energia zużyta na kolejny rodzaj polaryzacji - polaryzację dipolową - jest częściowo zamieniana na
energię odkształceń sprężystych dipoli, a częściowo zamieniana w ciepło - zużywana na pokonanie oporów
stawianych przez ośrodek skręcającym się cząsteczkom dipolowym.
Prąd upływu związany jest z występowaniem w dielektryku pewnej liczby ładunków swobodnych,
głównie jonów. Z przepływem tego prądu związane są straty energii, które w całości zamieniane są w
dielektryku w ciepło.
Przy napięciu stałym składowa prądu związana z polaryzacją dielektryku z czasem zanika. W dielektryku
płynie wyłącznie prąd upływu. Natomiast przy napięciu sinusoidalnie zmiennym polaryzacja dielektryku
będzie się powtarzać okresowo. W składowej prądu związanej z polaryzacją dielektryku można wyodrębnić
kolejne dwie składowe: składową czynną prądu polaryzacji, związaną z energią zamienianą w procesie
polaryzacji w ciepło, i składową bierną prądu polaryzacji, związaną z deformacją sprężystą dielektryku.
Dielektryk zachowuje się więc jak odbiornik o charakterze pojemnościowym. prąd płynący przez dielektryk
przy napięciu sinusoidalnie zmiennym ma trzy składowe: składową czynną będącą prądem upływu (w fazie
z napięciem), składową czynną związaną z polaryzacją (także w fazie z napięciem) i składową bierną
związaną z polaryzacją (wyprzedzającą napięcie o 90�). Suma geometryczna tych trzech składowych jest
wypadkowym prądem obciążającym z
ródło. Prąd ten wyprzedza w fazie napięcie o kąt � < 90�. Straty
energii w dielektryku przy napięciu sinusoidalnie zmiennym charakteryzuje się za pomocą kąta �,
uzupełniającego kąt � do 90�, zwanego kątem stratności dielektrycznej, lub częściej za pomocą tangensa tego
kąta (tg� ), zwanego współczynnikiem stratności dielektrycznej. Stosowane w elektrotechnice dielektryki
ciekłe i stale przy napięciu przemiennym o częstotliwości 50 Hz mają tg� rzędu najczęściej 10-3, 10-2. Starzenie
dielektryku powoduje wzrost wartości tg� .
Przepływ prądu elektrycznego przez dielektryki, spowodowany pewną ich znikomą konduktywnością, nie
ma większego znaczenia dla działania urządzeń, w których stanowią one izolację elektryczną. Problemem
jest natomiast przepływ znacznie większych prądów, związany z rosnącą konduktywnością dielektryków,
spowodowaną ich jonizacją w silnym polu elektrycznym. Końcową fazę tego zjawiska nazwa się
wyładowaniem elektrycznym.
Procesy jonizacyjne i dejonizacyjne dielektryku można podzielić na dwie grupy: procesy zachodzące na
granicy faz metalowa elektroda - dielektryk i procesy zachodzące w dielektryku. Oczywiście, na rodzaj
zachodzących procesów jonizacyjnych i dejonizacyjnych oraz na ich intensywność wywiera znaczny wpływ,
oprócz rodzaju dielektryku, jego stan skupienia. W przypadku dielektryku w postaci gazowej duże znaczenie
ma też, oprócz rodzaju gazu, jego gęstość (ciśnienie), a w przypadku podciśnień (próżni) - ciśnienie gazów
resztkowych. Wynika stąd, że w zwiększaniu konduktywności określonej postaci dielektryku, w danych
warunkach fizycznych, w których ten dielektryk się znajduje, dominującą rolę można przypisać ściśle
określonym procesom jonizacyjnym.
Problem jest jeszcze bardziej złożony, gdy rozpatrujemy dielektryki stałe, które nie mają jednorodnej
struktury. W ich strukturze występują np. mikropory, wtrącenia, szczeliny, szczególnie na granicy faz
metalowa elektroda - dielektryk stały. Wynika stąd, że techniczny układ izolacyjny zwykle nie jest układem
modelowym i w analizie możliwości inicjowania i rozwoju wyładowania elektrycznego należy brać pod
uwagę także możliwość zapoczątkowania wyładowania w tych niejednorodnościach materiału.
Dalej będą omówione podstawowe procesy jonizacyjne dielektryków. W wyniku tych procesów następuje
przekształcenie atomów lub cząsteczek dielektryków w jony bądz
też jony i/lub elektrony zostają do
dielektryków wprowadzone. Powoduje to zwiększenie konduktywności dielektryków, a w konsekwencji
może spowodować rozwój wyładowania elektrycznego. Równocześnie z procesami jonizacyjnymi
występują w dielektrykach procesy odwrotne - dejonizacyjne -polegające na zaniku lub miejscowym
zmniejszeniu gęstości objętościowej (koncentracji) jonów i elektronów. W zależności od miejsca
powstawania procesy jonizacyjne można podzielić na: przestrzenne, zachodzące w dielektryku, i
powierzchniowe, zachodzące na granicy faz metalowa elektroda - dielektryk.
Wyładowania w gazach :
Wyładowanie elektryczne w gazach, przepływ prądu elektrycznego w środowisku gazowym.
Wiąże się z tym cały zespół zjawisk zależnych od parametrów gazu (jego ciśnienia, rodzaju,
składu domieszek itp), przyłożonego napięcia, czynników zewnętrznych oraz formy
geometrycznej układu.
W zwykłych warunkach gaz to dielektryk i warunkiem niezbędnym przepływu przezeń prądu
jest jego jonizacja. Jeśli zachodzi ona wyłącznie pod wpływem czynnika zewnętrznego, np.
promieniowania jonizującego, jest w równowadze z rekombinacją - dla niskich napięć w tych
warunkach przepływ prądu przez gaz spełnia prawo Ohma.
Przy wzroście napięcia ponad pewną wartość krytyczną następuje jonizacja maksymalna -
płynie prąd o natężeniu niezależnym od wartości przyłożonego napięcia. Tak dzieje się aż do
pewnej wartości, przy której prąd narasta lawinowo na skutek pojawiającej się jonizacji
zderzeniowej. Ten typ wyładowania ustaje, gdy zanika działanie zewnętrznego czynnika
powodującego pierwotną jonizację.
Dalszy wzrost napięcia prowadzi do tzw. przebicia w gazie: jony padające na katodę wybijają
z niej elektrony zdolne do podtrzymania jonizacji - jest to tzw. wyładowanie samoistne, a
odpowiadające mu napięcie jest napięciem wyładowania samoistnego. Proces taki ma miejsce
przy stosunkowo niskich ciśnieniach (wyładowanie jarzeniowe).
Przy ciśnieniu wysokim dochodzi do powstawania sznurów plazmowych (tzw. strimerów),
przy mniejszych napięciach powstaje wyładowanie iskrowe (iskra elektryczna, piorun),
natomiast przy znacznych gradientach pola elektrycznego dochodzi do wyładowania
koronowego. Przy dostatecznie dużym natężeniu prądu wyładowanie w gazie przechodzi w
jedną z form łuku elektrycznego.
Mechanizmy rozwoju wyładowania w gazie, mechanizm katodowy i anodowy:
Mechanizm Townsenda: przy małych wartościach iloczynu ap, z
ródło elektronów to tylko
emisja z katody pod wpływem bombardowania przez jony+, współczynnik jonizacji
ć� ��
1 l�i nk -� n0
�� ��
pierwotnej (Townsenda):a� =� exp��-� ; jonizacji wtórnej:g� =� (liczna elektronów
l�e Ł� l�e �� na -� nk
ł�
z katody / przyrost elektronów w wyniku zderzeń na drodze od K do A);
Mechanizm kanałowy: powstawanie lawiny elektronowej. Wewnętrzne z
ródło elektronów w
postaci procesów jonizacyjnych zachodzących w lawinie i wzrostu ładunku przestrzennego do
znacznej wartości. Wyładowanie rozwija się od ostrza (duże natężenie pola przy ostrzu) 
zawsze lawina zmierza do elektrody dodatniej (anody). Gdy rozwija się od ostrzowej katody 
mechanizm katodowy, gdy rozwija się od anody (z przestrzeni lawiny przesuwają się do
ostrza anody i się dodają do tych które już tam są)  mechanizm anodowy. Strimer 
przekształcenie lawiny w kanał plazmowy.
Mechanizm próżniowy  ap bardzo małe, nie może powstać lawina elektronowa, aby było
wyładowanie w przestrzeni muszą być pary metalu, powstające w: emisja polowa elektronów,
makrocząsteczkowe bombardowanie elektrod, międzyelektrodowa wymiana cząstek.
Prawo Paschena, względna gęstość gazu:
W stałej temperaturze napięcie przeskoku jest jedynie funkcją odległości a, i ciśnienia gazu p:
-�1
ć� ��
Aap
�� ��
U0=f(ap). Napięcie przeskoku: U0 =� Bap��ln ; względna gęstość gazu  uwzględnia
Ncr ��
Ł� ł�
Tn p p
zmianę ciśnienia związanego z temperaturą: d� =� =� 0,289 (0,289  współczynnik dla
T pn T
powietrza)
Wyładowania w gazach jest zespołem zjawisk fizycznych związanych z przepływem przez
gaz prądu elektrycznego.wyróżniamy wyładowania niesamodzielne (niesamoistne) i
samodzielne (samoistne)-niesamodzielne to wyladowania które mogą istniec tylko w
obecności zewnętrznego czynnika zapewniającego pojawienie się nośników prądu.Takim
czynnikiem może być dochodzące z zewntarz promieniowanie jonizujące ,ale nie jest nim już
samo promieniowanie z samego wyładowania.usuniecie tego zewnętrznego czynnika
przerywa generację nośników pradu i wyładowanie zamiera.Samodzielnymi nazywa się
wyładowania w których generacja nośników pradu elektrycznego związana jest z
oddziaływaniem pola elektrycznego .np,przyspieszaniem przez pole elektryczne elektronó i
jonów oraz odzdzialywaniem promieniowania wysylanego przez samo wyładowanie.
Mechanizmy wyładowań w cieczach i dielektrykach stałych, charakterystyki
wytrzymałościowe:
Dielektryki ciekłe: oleje mineralne, oleje roślinne, dielektryki syntetyczne; gazy izolacyjne w
stanie ciekłym, woda.
Mechanizmy w cieczach: elektronowy (taki sam rozwój lawiny elektronowej jak i w gazie,
z
ródło elektronów  emisja polowa); jonowy (przewodnictwo jonowe gwałtownie wzrasta
przy dużych natężeniach pola); gazowy (rozpuszczone gazy i pęcherzyki. Gaz rozpuszczony
nieznacznie osłabia wytrzymałość, pęcherzyki  bardzo); mostkowy (zabrudzenia pod
wpływem pola obracają się i łączą w mostki przewodzące); konwekcyjno-zaburzeniowy
(ładunki pochodzą z powierzchni elektrod, czysta ciecz, transport ładunku w wyniku ruchu
cieczy a nie ruchu pod wpływem pola elektrycznego. Ciecze zabrudzone  te mechanizmy są
hamowane).
Wytrzymałość  wpływa na: czas oddziaływania pola, biegunowość, niejednorodność pola,
odstęp elektrod i ich kształt i powierzchnia, zanieczyszczenia cieczy, temperatura i ciśnienie.
Współczynniki: kr  krzywizny, kV  objętości, kt  odpowiednik wsp. Udarowego.
Mechanizmy w cieczach :
a)Elektronowy  zaklada się że z
ródłem jest emisja polowa ,elektrony w wyniku emisji
przyspieszone w polu elektrycznym gromadzą energię wystarczającą do zderzenia
jonizującego z czasteczkami cieczy która zapoczątkuje lawinę .
-ten mechanizm dotyczy olejów mineralnych staranie oczyszczonych-tan powierzchni oraz
materiał katody mają znaczenie dla rozwoju wyładowania.-mechanizm wyładowania E=(700-
800kV/cm)jest podobny do wyładowan w gazach.
b)jonowy  pole elektryczne zwiększa dysocjację zaniszczyszczen.Dysocjacja zwieksza
wartość prądu.Prad rośnie az do przebicia ,w mechanizmie tym przypisuję się istotna rolę
elektronów z katody.
-dotyczy olejów zanieczyszczonych-polega na przewodnictwie jonowym.Zanieczyszczenia
oleju transformatorowego :zawiesiny i makroskopowe cząstki stałe (pyłki metalu ,kurz
,włókienka celulozy ,produkty zwęgleń)-zanieczyszczenia ciekłe (woda rozpuszczona w
postaci emulsji.-gazy rozpuszczone i w postaci pęcherzyków.
c)gazowy  dotyczy cieczy w których są pęcherzyki gazów lub par.wyładowanie może się
rozpocząc w pęcherzyku gazowym jako lawina elektronowa.-dalszy rozwój kanału
wyładowania miedzy elektronami może się odbywać : a)albo prze jonizację w oleju przy
wielkim naprężeniu przed końcem zjonizowanego pęcherzyka albo b)przez wydłuzanie
pęcherzyka wskutek rozkładu oleju rozgrzewanego przez wyłądowanie.
d)mostkowy-dotyczy olejów zanieczyszczonych  w polu elekt.te Zanieczyszczenia
polaryzują się i ustawiją w lini największych natężen pola  mostek zanieczyszczen,
Najgroz
niejsza jest kombinacja wilgoci i zanieczyszczen !!!.mechanizm ten jest slinie zalezy
od czasu.
e)konwekcyjno-zaburzeniowy  ladunek przestrzenny w dielektryku ciekłym czystym
występujący przy elektrodzie z polem elektr.powoduje zaburzenie cieczy i jej unoszenie
prowadzace do wzrostu pradu i przebica.
PODSUMOWANIE:Na wytrzymałość oleju mają wpływ nastpeujące czynniki :
-czas oddziaływania pola (wytrzymałość udarowa jest wieksza niż przy napięciu stałym)
-niejednorodność pola obniża napięcie przebicia.
-odstęp miedzy elektrodowy (im wiekszy tym naprężenia przebicia mniejsze).
-zanieszczyszczenia obniżają napięcie przebicia zwłaszcza w połączeniu z wilgocią.
-biegunowość elektrod.
Mechanizmy w ciałach stałych: elektryczny (jednorodny dielektryk, wyładowanie
elektronowe  pole musi przenieść elektron z jamy potencjału do pasma przewodnictwa i dać
mu energie do zjonizowania się! Podnosi się temperatura i powyżej Tcr przebicie
wysokotemperaturowe);
cieplny
(gdy dielektryk nagrzewa się pod wpływem upływy i strat polaryzacji, napięcie przebicia jest
proporcjonalne do pierwiastka grubości dielektryka)moc strat =ciepło akumulowane w
jednostce czasu +moc oddawana do otoczenia,Moc strat proporcjonalna do E2.napięcie
graniczne niestateczności temperaturowej  przy duzych grubościach dielektryka nie zalezy
od jego grubości  przy małych grubościach jest proporcjonalne do pierwiastek(a).Dielektryk
nagrzewa się w skutek  strat dielektrycznych,start w miedzi ,strat w żelazie,wysokiej
temp.otoczenia.Czas życia izolacji  czas po którym wartość wielkości służącej do oceny
stanu zestarzenia zmaleje do poziomu krytycznego.,czynniki sprzyjające starzeniu 
temper.tlen wilgoć,cząsteczki przewodzące,ciepło,wyładowania niezupełne; jonizacyjno-
starzeniowy (wytrzymałość maleje w skutek wyładowań niezupełnych, starzenia cieplnego i
elektrochemicznego; aby powstały wyładowania w przestrzeni między elektrodowej muszą
być niejednorodności),może polegać na utlenianiu ,polimeryzacji
,polikondensacji,depolimeryzacji.
Mechanizmy przebicia dielektryka stałego : -dotyczy dielektryków czystych i jednorodnych
,wymaga dużych natężen pola elektrycznego (1000kV/cm),-polega w największym stopniu na
jonizacji zderzeniowej przy przemieszczaniu się elektronów i jonów.