Vrste razčlenitve dielektrik

Pred obravnavo mehanizmov razgradnje dielektrika bomo poskušali ugotoviti značilnosti teh materialov. Električni izolacijski materiali

Materialne lastnosti

V primerjavi s prevodnimi materiali imajo izolatorji veliko večjo električno upornost. Tipična lastnost teh materialov je ustvarjanje močnih električnih polj, pa tudi kopičenje energije. Ta lastnost se pogosto uporablja v kondenzatorjih.

Razvrstitev

Glede na agregatno stanje so vsi električni izolacijski materiali razdeljeni v tekoče, plinaste, trdne. Največja skupina je zadnja skupina dielektrik. Sem spadajo plastika, keramični izdelki, visok polimerni materiali.

Glede na kemijsko sestavo so električni izolacijski materiali razdeljeni na anorgansko in organsko.

Glavni kemični element v organskih izolatorjih je ogljik. Najvišje temperature vzdržujejo anorganske materiale: keramiko, sljudo.

Odvisno od metode pridobivanja dielektrik je običajno razdeliti v sintetične in naravne (naravne). Vsaka vrsta ima določene lastnosti. Trenutno je velika skupina sintetičnih snovi.

Trdni dielektrični materiali so nadalje razdeljeni v ločene podkategorije glede na strukturo, sestavo in tehnološke značilnosti materialov. Na primer, so voski, keramični, mineralni, filmski izolatorji.

Za vse te materiale je značilna električna prevodnost. Sčasoma se takšne snovi kažejo v spremembi trenutne vrednosti zaradi zmanjšanja absorpcijskega toka. Od določene točke v električnem izolacijskem materialu je samo prevodni tok, katerega vrednost je odvisna od lastnosti danega materiala.

Procesne funkcije

Če je moč električnega polja večja od meje električne trdnosti, se pojavi dielektrična razgradnja. To je proces uničenja. Na mestu razpada takega materiala pride do izgube s prvotnimi električnimi izolacijskimi karakteristikami.

Napetost razgradnje je vrednost, pri kateri pride do dielektrične razgradnje.

Električna moč značilen po vrednosti poljske jakosti.

Razgradnja trdnih dielektrik je električni ali toplotni proces. Temelji na pojavih, ki povzročajo povečanje trdnosti plazov izolacijski materiali velikost električnega toka.

Značilnost značilnosti je razčlenitev trdnih dielektrik:

• odsotnost ali šibka odvisnost od temperature in napetosti prevodnosti;
• električna trdnost materiala v homogenem polju, ne glede na debelino uporabljenega dielektričnega materiala;
• ozke meje mehanske trdnosti;
• prvič, tok eksponentno narašča, razčlenitve trdnih dielektrik pa spremlja nenadno povečanje toka;
• v nehomogenem polju ta proces nastaja v kraju z največjo poljsko jakostjo.

Termična okvara

Pri velikih dielektričnih izgubah gre za segrevanje materiala z drugimi viri toplote in slaba kakovost toplotne energije. Takšno razčlenitev dielektrika spremlja povečanje električnega toka zaradi močnega zmanjšanja upornosti v delu, kjer je prevodnost toplote poslabšana. Podoben proces je opazen, dokler se na oslabljenem mestu ne pojavi popolno termično uničenje dielektričnega polja. Na primer se bo talilni polnovreden električni izolacijski material.

Simptomi

Dielektrična razčlenitev ima značilne lastnosti:

• se zgodi v kraju slabe kakovosti toplote v okolju;
• Napetost razgradnje se zmanjša s povečano temperaturo zunanjega okolja;
• Električna trdnost je obratno sorazmerna debelini dielektrične plasti.

Splošne značilnosti

Glavne vrste razčlenitve dielektrik označujemo. Bistvo postopka je izguba električnega izolacijskega materiala njegovih lastnosti, ko je presežena kritična vrednost moči električnega polja. Obstaja več vrst tega postopka:

• električna razgradnja dielektrika;
• toplotni proces;
• elektrokemijsko staranje.

Električna različica nastane kot posledica šokove ionizacije z negativnimi elektroni, ki se pojavljajo v močnem električnem polju. Ta proces spremlja močno povečanje trenutne gostote.

Vzrok toplotnega procesa v izolatorju je povečanje količine toplote, ki jo sistem sprosti zaradi učinka električne prevodnosti ali zaradi dielektričnih izgub. Rezultat takšne razčlenitve je toplotno uničenje električnega izolacijskega materiala.

Ko se napetost razgradnje dielektrik spremeni, se v strukturi električnega izolacijskega materiala odvijajo transformacije in kemična sestava dielektričnih sprememb. Posledično je opazen nepovraten upad izolacijskega upora. To vodi k električnemu staranju dielektrika.

V plinastem mediju

Kako se pojavi razčlenitev plinastih dielektrik? V zračnih režah je zaradi kozmičnega in radioaktivnega sevanja prisotno zanemarljivo število nabitih delcev. Obstaja pospešek negativnih elektronov na polju, zaradi česar pridobivajo dodatno energijo, katere vrednost je neposredno odvisna od poljske jakosti in povprečne proste poti delca pred trkom. Z znatno vrednostjo intenzitete opazimo povečanje fluksa elektronov, kar povzroča razčlenitev vrzeli. Na ta proces vpliva več dejavnikov. Najpomembnejša od teh je poljska možnost. Obstaja neposredna povezava med električno močjo plina in njegovim tlakom in temperaturo.

Tekoči medij

Razčlenitev tekočih dielektrik je povezana s čistostjo električnega izolacijskega materiala. Obstajajo tri stopnje:

• vsebnost dielektrika trdnih mehanskih nečistoč in emulzijske vode;
• tehnično čisto;
• temeljito očistiti in razpliniti.

Pri prečiščenih tekočih dielektrikah obstaja samo električna razčlenitev. Zaradi bistvene razlike v gostoti tekočine in plina se povprečna prosta pot elektrona zmanjša, kar vodi k povečanju intenzitete razbitja.

V sodobni elektroenergetski industriji se uporabljajo tehnično čiste vrste tekočih dielektrik, dovoljena je le nepomembna prisotnost nečistoč v njih.

Treba je upoštevati, da tudi najmanjša količina emulzijske vode v tekočem električnem izolacijskem materialu močno zmanjša električno moč.

Tako so električna trdnost in razčlenitev dielektrik povezanih količin. Razmislimo o mehanizmu razgradnje v tekočem mediju. Kapljice emulzijske vode so polarizirane v električnem polju, nato pa vstopajo v prostor med polarnimi elektrodami. Tu so deformirani, odcejeni in se oblikujejo mostovi, ki imajo majhen električni upor. Za njih je prišlo do razpada. Pojav mostov povzroči znatno zmanjšanje moči olja.

Značilnosti električnih izolacijskih materialov

Upoštevane vrste razgradnje trdnih dielektrik so našle svojo uporabo v sodobnem elektrotehniki.

Med tekočina ali pol dielektrični materiali trenutno uporabljajo v stroki interesu sta kondenzator in transformatorskih olj in sintetičnih tekočina: sovtol, sovol.

Mineralna olja dobimo z delno destilacijo surovega olja. Med svojo ločeno vrsto so razlike v viskoznosti, električne značilnosti.

Na primer, olja za kable in kondenzatorje imajo visoko stopnjo čiščenja, zato imajo odlične dielektrične lastnosti. Negorljive sintetične tekočine so sovtol in sovol. Za pridobitev prve izvedemo kloriranje kristalnega bifenila. Ta prozorna viskozna tekočina ima toksičnost, lahko draži sluznico, zato je pri delu s takšnim dielektrom treba paziti, da se sprejmejo previdnostni ukrepi.

Sotvol je mešanica triklorobenzena in sovol, zato je za dani električni izolacijski material značilna nižja vrednost viskoznosti.

Obe sintetični tekočini se uporabljajo za impregniranje sodobnih papirnih kondenzatorjev, nameščenih v industrijskih AC in DC napravah.

Organski visoko polimerni dielektrični materiali so sestavljeni iz množice monomernih molekul. Visoke dielektrične lastnosti imajo oranžni naravni kavčuk.

V voskastih materialih, na primer ceresinu in parafinu, je tališče jasno izraženo. Tak dielektriki imajo polikristalno strukturo.

V sodobnem elektrotehniki zahtevajo plastične mase, ki so kompozitni materiali. Vsebujejo polimere, smole, barve, stabilizatorje, kot tudi plastificirane komponente. Odvisno od odnosa do ogrevanja so razdeljeni na termoplastične in termosetne materiale.

Za delo v zraku se uporabljajo elektrokarti, ki imajo v primerjavi z običajnim materialom gosto strukturo.

Med slojevitimi električnimi izolacijskimi materiali, ki imajo dielektrične lastnosti, razlikujemo tekstolit, gotinake, steklo iz stekla. Te laminirana plastika, v kateri silikonske ali rezolne smole delujejo kot vezivo, so odlični dielektriki.

Vzroki tega pojava

Obstajajo različni razlogi za razčlenitev dielektrik. Zato do sedaj ni univerzalne teorije, ki bi v celoti razložila ta fizični proces. Ne glede na izolacijsko varianto se v primeru okvare oblikuje poseben kanal prevodnosti, katerega vrednost vodi do kratkega stika v tej električni napravi. Kakšne posledice bo imel ta proces? Verjetnost izrednega dogodka je velika, zaradi česar se bo električna naprava razgradila.

Odvisno od izolacijski sistemi, razčlenitev ima lahko različne manifestacije. Pri trdnih dielektrikih kanal ohranja znatno prevodnost tudi po izklopu toka. Za plinaste in tekoče elektroizolacijske materiale je značilna visoka mobilnost zaračunanih elektronov. Zato je opaziti takojšnjo obnovitev razpadnega kanala, ki je nastal zaradi sprememb napetosti.

V tekočinah razčlenitev povzročajo različni postopki. Najprej se v prostoru med elektrodama oblikujejo optične nehomogenosti, na teh mestih tekočina izgubi svojo transparentnost. Teorija A. Hemanta razkrije tekoči dielektrik kot emulzijo. Glede na izračune znanstvenika, zaradi delovanja električnega polja, kapljice vlage pridobijo obliko podolgovatega dipola. V primeru visoke poljske jakosti se kombinirajo, kar prispeva k odvajanju v oblikovani kanal.

Pri izvedbi številnih eksperimentov je bilo mogoče ugotoviti, da če se v tekočini nahaja plin, se z nenadnim povečanjem napetosti pred razpadom pojavijo mehurčki. Hkrati se napetost razbitja takšnih tekočin zmanjšuje z zmanjšanim tlakom ali s povečano temperaturo.

Zaključek

Sodobni dielektrični materiali se izboljšujejo, ko se razvija elektrotehnična industrija. Trenutno je bila posodobljena tehnologija za ustvarjanje različnih vrst dielektrik, tako da je mogoče ustvariti poceni dielektrike z visoko zmogljivostjo.

Med najbolj priljubljenimi materiali z ustreznimi lastnostmi so posebno zanimivi stekleni in stekleni emajli. Namestitev, alkalna, svetilka, kondenzator, druge vrste tega materiala so snovi amorfne strukture. Pri dodajanju kalcijevih oksidov v aluminij je možno izboljšati dielektrične lastnosti materiala, da se zmanjša verjetnost poškodbe.

Steklene emajli so materiali, v katerih se na kovinsko površino nanese tanka plast stekla. Ta tehnologija zagotavlja zanesljivo zaščito pred korozijo.

Vsi materiali z električno izolacijskimi lastnostmi so našli široko uporabo v sodobni tehnologiji. Če je zlom dielektrika pravočasno preprečeno, je mogoče preprečiti škodo drage opreme.