Bago isaalang-alang ang mga mekanismo ng pagkasira ng dielectrics, subukan nating alamin ang mga tampok ng mga materyales na ito. Ang mga electrical insulating material ay mga substance na nagbibigay-daan sa iyong ihiwalay ang mga bahagi ng electrical equipment o circuit elements na may iba't ibang potensyal na elektrikal.
Mga tampok ng mga materyales
Kung ihahambing sa mga conductive na materyales, ang mga insulator ay may mas mataas na electrical resistance. Ang isang tipikal na pag-aari ng mga materyales na ito ay ang paglikha ng makapangyarihang mga electric field, pati na rin ang akumulasyon ng enerhiya. Ang property na ito ay malawakang ginagamit sa mga capacitor.
Pag-uuri
Ayon sa estado ng pagsasama-sama, ang lahat ng mga electrical insulating materials ay nahahati sa likido, gas, solid. Ang pinakamalaking ay ang huling pangkat ng mga dielectrics. Kabilang dito ang mga plastic, ceramics, high-polymer na materyales.
Depende sa kemikal na komposisyon, nahahati ang mga electrical insulating materials sa inorganic at organic.
Carbon ay gumaganap bilang pangunahing elemento ng kemikal sa mga organikong insulator. Makatiis ang pinakamataas na temperaturainorganic na materyales: ceramics, mika.
Depende sa paraan ng pagkuha ng dielectrics, kaugalian na hatiin ang mga ito sa synthetic at natural (natural). Ang bawat uri ay may ilang partikular na katangian. Sa kasalukuyan, ang mga synthetic substance ay isang malaking grupo.
Ang mga solidong dielectric na materyales ay higit pang nahahati sa magkakahiwalay na mga subcategory ayon sa istraktura, komposisyon, mga teknolohikal na katangian ng mga materyales. Halimbawa, may mga wax, ceramic, mineral, film insulators.
Lahat ng mga materyales na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng electrical conductivity. Sa paglipas ng panahon, ang mga naturang sangkap ay nagpapakita ng pagbabago sa kasalukuyang halaga dahil sa isang pagbawas sa kasalukuyang pagsipsip. Mula sa isang tiyak na sandali sa electrical insulating material mayroon lamang conduction current, sa halaga kung saan nakasalalay ang mga katangian ng materyal na ito.
Mga Tampok ng Proseso
Kung ang lakas ng electric field ay mas malaki kaysa sa limitasyon ng lakas ng kuryente, nangyayari ang dielectric breakdown. Ito ang proseso ng pagkasira nito. Ito ay humahantong sa pagkawala sa lugar ng pagkasira ng naturang materyal ng mga paunang katangian ng insulating elektrikal nito.
Ang boltahe ng breakdown ay ang halaga kung saan nagkakaroon ng dielectric breakdown.
Ang lakas ng dielectric ay nailalarawan sa pamamagitan ng halaga ng lakas ng field.
Ang breakdown ng solid dielectrics ay isang electrical o thermal na proseso. Ito ay batay sa mga phenomena na humahantong sa pagtaas ng avalanche sa solid insulating materials ng halagaelectric current.
Ang breakdown ng solid dielectrics ay may mga katangiang katangian:
- kawalan o mahinang pagdepende sa temperatura at boltahe ng halaga ng conductivity;
- lakas ng kuryente ng isang materyal sa isang pare-parehong field, anuman ang kapal ng dielectric na materyal na ginamit;
- makititing na limitasyon ng mekanikal na lakas;
- una, ang kasalukuyang pagtaas ng exponentially, at ang mga breakdown ng solid dielectrics ay sinamahan ng isang biglaang pagtaas sa kasalukuyang;
- sa isang hindi pare-parehong field, ang prosesong ito ay nangyayari sa isang lugar na may pinakamataas na lakas ng field.
Thermal breakdown
Lumilitaw ito kapag may malalaking pagkawala ng dielectric, kapag ang materyal ay pinainit ng iba pang pinagmumulan ng init, kapag ang enerhiya ng init ay mahinang naalis. Ang ganitong pagkasira ng dielectric ay sinamahan ng isang pagtaas sa electric current bilang isang resulta ng isang matalim na pagbaba sa paglaban sa lugar kung saan ang pagpapadaloy ng init ay may kapansanan. Ang isang katulad na proseso ay sinusunod hanggang sa ang kumpletong pagkasira ng thermal ng dielectric ay nangyayari sa mahina na lugar. Halimbawa, matutunaw ang orihinal na solidong electrical insulating material.
Mga Palatandaan
Ang dielectric breakdown ay may mga katangiang katangian:
- nagaganap sa isang lugar na may mahinang kalidad na pag-aalis ng init sa kapaligiran;
- bumababa ang boltahe ng breakdown kasabay ng pagtaas ng temperatura ng kapaligiran;
- lakas ng kuryente ay inversely proportional sa kapal ng dielectriclayer.
Ang
Mga pangkalahatang katangian
Ilarawan natin ang mga pangunahing uri ng pagkasira ng dielectrics. Ang kakanyahan ng proseso ay namamalagi sa pagkawala ng electrical insulating material ng mga katangian nito kapag ang kritikal na halaga ng lakas ng electric field ay lumampas. Mayroong ilang mga uri ng prosesong ito:
- electric breakdown ng dielectric;
- thermal process;
- electrochemical aging.
Nangyayari ang electric variant bilang resulta ng impact ionization ng mga negatibong electron, na lumilitaw sa isang malakas na electric field. Ang prosesong ito ay sinamahan ng isang matalim na pagtaas sa kasalukuyang density.
Ang dahilan para sa thermal process sa insulator ay isang pagtaas sa dami ng init na nalilikha ng system dahil sa mga epekto ng electrical conductivity o bilang resulta ng dielectric loss. Ang resulta ng naturang pagkasira ay ang thermal destruction ng electrical insulating material.
Kapag nagbago ang boltahe ng breakdown ng dielectrics, nangyayari ang mga pagbabago sa istruktura ng electrical insulating material, at nagbabago rin ang kemikal na komposisyon ng dielectric. Bilang isang resulta, ang isang hindi maibabalik na pagbaba sa paglaban ng pagkakabukod ay sinusunod. Sa kasong ito, nangyayari ang electrical aging ng dielectric.
Nasa gaseous medium
Paano nangyayari ang pagkasira ng mga gaseous dielectrics? Dahil sa cosmic at radioactive radiation, mayroong isang maliit na bilang ng mga sisingilin na particle sa mga air gaps. Mayroong isang acceleration ng mga negatibong electron sa field, bilang isang resulta kung saan nakakakuha sila ng karagdagang enerhiya, ang halaga nito ay direktang nakasalalay sa lakas ng field atibig sabihin haba ng landas ng particle bago ang banggaan. Sa isang makabuluhang halaga ng intensity, ang isang pagtaas sa daloy ng elektron ay sinusunod, na nagiging sanhi ng pagkasira ng puwang. Ang prosesong ito ay naiimpluwensyahan ng ilang mga kadahilanan. Ang pinakamahalaga sa mga ito ay ang opsyon sa field. May direktang kaugnayan sa pagitan ng lakas ng kuryente ng gas at presyon at temperatura.
Liquid medium
Ang pagkasira ng mga liquid dielectric ay nauugnay sa kadalisayan ng electrical insulating material. May tatlong degree:
- nilalaman ng solid mechanical impurities at emulsion water sa dielectric;
- teknikal na malinis;
- lubusang nilinis at na-degas.
Sa maingat na nililinis na mga likidong dielectric, mayroon lamang isang de-koryenteng bersyon ng pagkasira. Dahil sa malaking pagkakaiba sa densidad ng likido at gas, bumababa ang haba ng electron path, na humahantong sa pagtaas ng breakdown voltage.
Sa modernong industriya ng kuryente, ang mga teknikal na purong uri ng mga likidong dielectric ay ginagamit, kaunting presensya lamang ng mga dumi sa mga ito ang pinapayagan.
Dapat isaalang-alang na kahit na ang pinakamababang halaga ng emulsion water sa likidong electrical insulating material ay nagdudulot ng matinding pagbawas sa lakas ng kuryente.
Kaya, ang dielectric strength at breakdown ng dielectrics ay magkakaugnay na dami. Isaalang-alang natin ang mekanismo ng pagkasira sa isang likidong daluyan. Ang mga patak ng emulsion na tubig ay polarized sa isang electric field, pagkatapos ay nahulog sila sa espasyo sa pagitan ng mga polar electrodes. Dito sila ay deformed, pinagsama, at mga tulay ay nabuo,na may maliit na resistensya ng kuryente. Nasa kanila na nangyayari ang pagsubok. Ang hitsura ng mga tulay ay nagdudulot ng makabuluhang pagbawas sa lakas ng langis.
Mga tampok ng electrical insulating materials
Ang mga itinuturing na uri ng breakdown ng solid dielectrics ay natagpuan ang kanilang aplikasyon sa modernong electrical engineering.
Kabilang sa mga liquid at semi-liquid na dielectric na materyales na kasalukuyang ginagamit sa teknolohiya, transformer at capacitor oil, pati na rin ang mga synthetic fluid: sovtol, sovol.
Ang mga mineral na langis ay nakukuha mula sa fractional distillation ng krudo. Sa pagitan ng kanilang mga indibidwal na uri ay may mga pagkakaiba sa lagkit, mga katangiang elektrikal.
Halimbawa, ang mga langis ng cable at capacitor ay napakapino, kaya mayroon silang mahusay na mga katangian ng dielectric. Ang mga hindi nasusunog na sintetikong likido ay sovtol at sovol. Upang makuha ang una, ang isang reaksyon ng chlorination ng crystalline diphenyl ay isinasagawa. Ang transparent na malapot na likidong ito ay nakakalason at maaaring makairita sa mucous membrane, samakatuwid, kapag nagtatrabaho sa naturang dielectric, dapat na maingat na sundin ang mga pag-iingat.
Ang
Sovtol ay pinaghalong trichlorobenzene at sovol, kaya ang electrical insulating material na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mas mababang lagkit.
Ang parehong mga synthetic fluid ay ginagamit upang i-impregnate ang mga modernong paper capacitor na naka-install sa mga pang-industriyang AC at DC device.
OrganicAng mga high-polymer dielectric na materyales ay binubuo ng maraming monomer molecule. Ang amber, natural na goma, ay may mataas na dielectric na katangian.
Ang mga waxy na materyales gaya ng ceresin at paraffin ay may natatanging punto ng pagkatunaw. Ang mga naturang dielectric ay may polycrystalline na istraktura.
Sa modernong electrical engineering, ang mga plastic, na mga composite material, ay in demand. Naglalaman ang mga ito ng polymers, resins, dyes, stabilizing agents, pati na rin ang plasticizing components. Ayon sa kanilang kaugnayan sa init, inuri sila sa thermoplastic at thermoset na materyales.
Para sa trabaho sa hangin, ginagamit ang electric cardboard, na may mas siksik na istraktura kumpara sa conventional material.
Kabilang sa mga layered electrical insulating materials na may dielectric na katangian, itinatampok namin ang textolite, getinaks, fiberglass. Ang mga laminate na ito, na gumagamit ng silicone o resole resins bilang binder, ay mahusay na dielectrics.
Mga sanhi ng phenomenon
May iba't ibang dahilan para sa pagkasira ng dielectrics. Samakatuwid, wala pa ring unibersal na teorya na ganap na magpapaliwanag sa pisikal na prosesong ito. Anuman ang opsyon sa pagkakabukod, sa kaganapan ng isang pagkasira, isang channel ng espesyal na kondaktibiti ay nabuo, ang magnitude na kung saan ay humahantong sa isang maikling circuit sa electrical device na ito. Ano ang mga kahihinatnan ng naturang proseso? Mayroong mataas na posibilidad ng isang emergency, bilang isang resulta nitoaalisin sa serbisyo ang mga de-koryenteng aparato.
Depende sa insulation system, maaaring may iba't ibang manifestations ang breakdown. Para sa solid dielectrics, ang channel ay nagpapanatili ng makabuluhang kondaktibiti kahit na matapos ang kasalukuyang ay naka-off. Ang mga gaseous at likidong electrical insulating na materyales ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na kadaliang mapakilos ng mga sisingilin na electron. Samakatuwid, mayroong agarang pagpapanumbalik ng breakdown channel dahil sa pagbabago sa boltahe.
Sa mga likido, ang pagkasira ay sanhi ng iba't ibang proseso. Una, ang mga optical inhomogeneities ay nabuo sa puwang sa pagitan ng mga electrodes, sa mga lugar na ito ang likido ay nawawala ang transparency nito. A. Itinuturing ng teorya ni Gemant ang pagkasira ng isang likidong dielectric bilang isang emulsyon. Ayon sa mga kalkulasyon na isinagawa ng mga siyentipiko, dahil sa pagkilos ng isang electric field, ang mga patak ng kahalumigmigan ay nasa anyo ng isang pinahabang dipole. Sa kaso ng mataas na lakas ng field, pinagsama ang mga ito, na nag-aambag sa paglabas sa nabuong channel.
Kapag nagsasagawa ng maraming mga eksperimento, natagpuan na kung mayroong isang gas sa likido, pagkatapos ay may matalim na pagtaas ng boltahe, lilitaw ang mga bula bago masira. Kasabay nito, bumababa ang breakdown boltahe ng naturang mga likido sa pagbaba ng presyon o sa pagtaas ng temperatura.
Konklusyon
Ang mga modernong dielectric na materyales ay umuunlad habang umuunlad ang industriya ng elektrikal. Sa kasalukuyan, ang teknolohiya para sa paglikha ng iba't ibang uri ng dielectrics ay napakamoderno kaya posible na lumikha ng murang dielectric na may mataas na pagganap.
AmongAng pinaka-demand na materyales na may kaukulang mga katangian ay partikular na interes sa salamin at salamin enamel. Ang pag-install, alkalina, lampara, kapasitor, iba pang mga uri ng materyal na ito ay mga sangkap ng isang amorphous na istraktura. Kapag ang mga calcium at aluminum oxide ay idinagdag sa pinaghalong, posibleng mapabuti ang mga katangian ng dielectric ng materyal at mabawasan ang posibilidad na masira.
Ang mga enamel ng salamin ay mga materyales kung saan ang isang manipis na layer ng salamin ay idineposito sa ibabaw ng metal. Nagbibigay ang teknolohiyang ito ng maaasahang proteksyon laban sa kaagnasan.
Lahat ng mga materyales na may mga katangian ng electrical insulating ay malawakang ginagamit sa modernong teknolohiya. Kung mapipigilan ang dielectric breakdown sa tamang panahon, posibleng maiwasan ang pagkasira ng mamahaling kagamitan.
