7 Geschichtete Dielektrika - Fachgebiet Hochspannungstechnik

7 GESCHICHTETE DIELEKTRIKA Seite 10
Das folgende Bild zeigt die Brechung der elektrischen Feldlinien und Äquipotentiallinien
beim Übergang in ein Dielektrikum mit etwa dreimal höherer Dielektrizitätszahl.
Dielektrikum 1, ε r1
E 2
φ φ = = const. const.
α 1
Geschichtete Dielektrika lassen sich gezielt zur Beeinflussung des elektrischen
Feldes einsetzen. Es wurde bereits in Abschnitt 7.3 erwähnt, dass rein tangential beanspruchte
Grenzflächen vermieden werden sollten. Das folgende Bild einer koaxialen
Leiteranordnung, in der der Innenleiter gegen den Außenleiter abgestützt werden
soll, zeigt zwei Möglichkeiten, durch eine schräge Kontur des Isolators eine ausschließlich
tangential beanspruchte Anordnung zu vermeiden.
Es zeigt sich jedoch, dass von den beiden dargestellten Möglichkeiten die Variante
a) im hochspannungsseitigen Zwickelbereich (dem Tripelpunkt, an dem die
drei Materialien Metall, Gas und Feststoff zusammenstoßen) zu Feldverdrängung in
den Gasraum hinein und infolge dessen dort zu einer starken Überhöhung der elektrischen
Feldstärke führt. Da ohnehin in einer koaxialen Anordnung die höchsten Feld-
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Prof. Dr.-Ing. Volker Hinrichsen WS 09/10 + SS 10
α 2
α 1
α 2
E 1
φ φ = = const. const.
Dielektrikum 2, ε r2 ≈ 3·ε r1
Brechung von elektrischen Feldlinien und Äquipotentiallinien im
schräg geschichteten Dielektrikum für εr2 ≈ 3·εr1
Vergleich zweier Stützerkonturen einer zylindrischen koaxialen Leiteranordnung