Voordat ons die afbreekmeganismes van diëlektrika oorweeg, kom ons probeer om die kenmerke van hierdie materiale uit te vind. Elektriese isolerende materiale is stowwe wat jou toelaat om dele van elektriese toerusting of stroombaanelemente wat verskillende elektriese potensiaal het, te isoleer.
Kenmerke van materiaal
In vergelyking met geleidende materiale, het isolators 'n aansienlik hoër elektriese weerstand. 'n Tipiese eienskap van hierdie materiale is die skepping van kragtige elektriese velde, sowel as die ophoping van energie. Hierdie eiendom word wyd gebruik in kapasitors.
Klassifikasie
Volgens die toestand van aggregasie word alle elektriese isolerende materiale in vloeistof, gasvormig, vaste stof verdeel. Die grootste is die laaste groep diëlektrika. Dit sluit plastiek, keramiek, hoë-polimeer materiale in.
Afhangende van die chemiese samestelling, word elektriese isolasiemateriaal in anorganies en organies verdeel.
Koolstof dien as die belangrikste chemiese element in organiese isoleerders. Maksimum temperature weerstaananorganiese materiale: keramiek, mika.
Afhangende van die metode om diëlektrika te verkry, is dit gebruiklik om dit in sintetiese en natuurlike (natuurlike) te verdeel. Elke tipe het sekere kenmerke. Tans is sintetiese stowwe 'n groot groep.
Soliede diëlektriese materiale word verder onderverdeel in aparte subkategorieë volgens die struktuur, samestelling, tegnologiese eienskappe van materiale. Daar is byvoorbeeld was-, keramiek-, mineraal-, filmisoleerders.
Al hierdie materiale word gekenmerk deur elektriese geleidingsvermoë. Met verloop van tyd toon sulke stowwe 'n verandering in die stroomwaarde as gevolg van 'n afname in die absorpsiestroom. Vanaf 'n sekere oomblik in die elektriese isolasiemateriaal is daar slegs 'n geleidingsstroom, waarvan die eienskappe van hierdie materiaal afhang.
Proseskenmerke
As die elektriese veldsterkte groter is as die elektriese sterktelimiet, vind diëlektriese ineenstorting plaas. Dit is die proses van sy vernietiging. Dit lei tot die verlies in die plek van afbreek deur sulke materiaal van sy aanvanklike elektriese isolasie-eienskappe.
Afbreekspanning is die waarde waarteen 'n diëlektriese onklaarraking plaasvind.
Diëlektriese sterkte word gekenmerk deur die waarde van die veldsterkte.
Die afbreek van soliede diëlektrika is 'n elektriese of termiese proses. Dit is gebaseer op verskynsels wat lei tot 'n stortvloed toename in soliede isolerende materiale van die waardeelektriese stroom.
Die afbreek van soliede diëlektrika het kenmerkende kenmerke:
- afwesigheid of swak afhanklikheid van temperatuur en spanning van geleidingswaarde;
- elektriese sterkte van 'n materiaal in 'n eenvormige veld, ongeag die dikte van die diëlektriese materiaal wat gebruik word;
- nou grense van meganiese sterkte;
- eerstens neem die stroom eksponensieel toe, en onderbrekings van soliede diëlektrika gaan gepaard met 'n skielike toename in stroom;
- in 'n onhomogene veld vind hierdie proses plaas op 'n plek met 'n maksimum veldsterkte.
Termiese onklaarraking
Dit verskyn wanneer daar groot diëlektriese verliese is, wanneer die materiaal deur ander hittebronne verhit word, wanneer die hitte-energie swak verwyder word. So 'n afbreking van die diëlektrikum gaan gepaard met 'n toename in elektriese stroom as gevolg van 'n skerp afname in weerstand in die area waar hittegeleiding benadeel word. 'n Soortgelyke proses word waargeneem totdat die volledige termiese vernietiging van die diëlektrikum in die verswakte plek plaasvind. Byvoorbeeld, die oorspronklike soliede elektriese isolasiemateriaal sal smelt.
Tekens
Diëlektriese onklaarraking het kenmerkende kenmerke:
- kom voor in 'n plek van swak geh alte hitteverwydering na die omgewing;
- afbreekspanning neem af met toenemende omgewingstemperatuur;
- elektriese sterkte is omgekeerd eweredig aan die dikte van die diëlektrikumlaag.
Algemene kenmerke
Kom ons karakteriseer die hooftipes afbreek van diëlektrika. Die essensie van die proses lê in die verlies van elektriese isolerende materiaal van sy eienskappe wanneer die kritieke waarde van die elektriese veldsterkte oorskry word. Daar is verskeie tipes van hierdie proses:
- elektriese onklaarraking van diëlektrikum;
- termiese proses;
- elektrochemiese veroudering.
Elektriese variant vind plaas as gevolg van impakionisasie deur negatiewe elektrone, wat in 'n kragtige elektriese veld voorkom. Hierdie proses gaan gepaard met 'n skerp toename in stroomdigtheid.
Die rede vir die termiese proses in die isolator is 'n toename in die hoeveelheid hitte wat deur die stelsel gegenereer word as gevolg van die effekte van elektriese geleidingsvermoë of as gevolg van diëlektriese verliese. Die gevolg van so 'n onklaarraking is die termiese vernietiging van die elektriese isolasiemateriaal.
Wanneer die afbreekspanning van diëlektrikum verander, vind transformasies plaas in die struktuur van die elektriese isolasiemateriaal, en die chemiese samestelling van die diëlektrikum verander ook. As gevolg hiervan word 'n onomkeerbare afname in die isolasieweerstand waargeneem. In hierdie geval vind elektriese veroudering van die diëlektrikum plaas.
In 'n gasvormige medium
Hoe vind die afbreek van gasvormige diëlektrika plaas? As gevolg van kosmiese en radioaktiewe straling is daar 'n klein aantal gelaaide deeltjies in die luggapings. Daar is 'n versnelling van negatiewe elektrone in die veld, waardeur hulle bykomende energie verkry, waarvan die waarde direk afhang van die veldsterkte engemiddelde padlengte van die deeltjie voor die botsing. By 'n beduidende intensiteitswaarde word 'n toename in die elektronvloei waargeneem, wat 'n uiteensetting van die gaping veroorsaak. Hierdie proses word deur verskeie faktore beïnvloed. Die belangrikste hiervan is die veldopsie. Daar is 'n direkte verband tussen die elektriese sterkte van gas en druk en temperatuur.
Vloeibare medium
Die afbreek van vloeibare diëlektrika hou verband met die suiwerheid van die elektriese isolerende materiaal. Daar is drie grade:
- inhoud van soliede meganiese onsuiwerhede en emulsiewater in die diëlektrikum;
- tegnies skoon;
- deeglik skoongemaak en ontgas.
In versigtig skoongemaakte vloeibare diëlektrika is daar slegs 'n elektriese weergawe van onklaarraking. As gevolg van die beduidende verskil in die digthede van die vloeistof en gas, neem die elektronpadlengte af, wat lei tot 'n toename in die afbreekspanning.
In die moderne elektriese kragbedryf word tegnies suiwer tipes vloeibare diëlektrika gebruik, slegs 'n geringe teenwoordigheid van onsuiwerhede daarin word toegelaat.
Dit moet in ag geneem word dat selfs die minimum hoeveelheid emulsiewater in die vloeibare elektriese isolasiemateriaal 'n sterk vermindering in elektriese sterkte veroorsaak.
Diëlektriese sterkte en afbreek van diëlektrika is dus verwante hoeveelhede. Kom ons kyk na die afbreekmeganisme in 'n vloeibare medium. Druppels emulsiewater word in 'n elektriese veld gepolariseer, dan val dit in die spasie tussen die polêre elektrodes. Hier word hulle vervorm, saamgevoeg en brûe word gevorm,met min elektriese weerstand. Dit is op hulle dat die toets plaasvind. Die voorkoms van brûe veroorsaak 'n aansienlike vermindering in die sterkte van die olie.
Kenmerke van elektriese isolasiemateriaal
Die oorweegde tipes afbreek van soliede diëlektrika het hul toepassing gevind in moderne elektriese ingenieurswese.
Onder die vloeibare en semi-vloeibare diëlektriese materiale wat tans in tegnologie gebruik word, transformator- en kapasitorolies, sowel as sintetiese vloeistowwe: sovtol, sovol.
Minerale olies word verkry uit die fraksionele distillasie van ru-olie. Tussen hul individuele tipes is daar verskille in viskositeit, elektriese eienskappe.
Byvoorbeeld, kabel- en kapasitorolies is hoogs verfyn, dus het hulle uitstekende diëlektriese eienskappe. Nie-vlambare sintetiese vloeistowwe is sovtol en sovol. Om die eerste te verkry, word 'n chloreringsreaksie van kristallyne difeniel uitgevoer. Hierdie deursigtige viskose vloeistof is giftig en kan die slymvlies irriteer, daarom moet voorsorgmaatreëls noukeurig nagekom word wanneer daar met so 'n diëlektrikum gewerk word.
Sovtol is 'n mengsel van trichloorbenseen en sovol, so hierdie elektriese isolasiemateriaal word gekenmerk deur 'n laer viskositeit.
Albei sintetiese vloeistowwe word gebruik om moderne papierkapasitors wat in industriële AC- en DC-toestelle geïnstalleer is, te bevrug.
Organieshoë-polimeer diëlektriese materiale is saamgestel uit baie monomeer molekules. Amber, natuurlike rubber, het hoë diëlektriese eienskappe.
Wasse materiale soos seresien en paraffien het 'n duidelike smeltpunt. Sulke diëlektrika het 'n polikristallyne struktuur.
In moderne elektriese ingenieurswese is plastiek, wat saamgestelde materiale is, in aanvraag. Hulle bevat polimere, harse, kleurstowwe, stabiliseringsmiddels, sowel as plastiseringskomponente. Volgens hul verhouding tot hitte word hulle in termoplastiese en termoharde materiale geklassifiseer.
Vir werk in die lug word elektriese karton gebruik, wat 'n digter struktuur het in vergelyking met konvensionele materiaal.
Onder die gelaagde elektriese isoleermateriaal met diëlektriese eienskappe, beklemtoon ons tekstoliet, getinaks, veselglas. Hierdie laminate, wat silikoon- of resolharse as die bindmiddel gebruik, is uitstekende diëlektrika.
Oorsake van die verskynsel
Daar is verskeie redes vir die onklaarraking van diëlektrika. Daarom is daar steeds geen universele teorie wat hierdie fisiese proses volledig sal verduidelik nie. Ongeag die isolasie-opsie, in die geval van 'n ineenstorting, word 'n kanaal van spesiale geleidingsvermoë gevorm, waarvan die grootte lei tot 'n kortsluiting in hierdie elektriese toestel. Wat is die gevolge van so 'n proses? Daar is 'n hoë waarskynlikheid van 'n noodgeval, as gevolg hiervanelektriese toestel sal buite werking gestel word.
Afhangende van die isolasiestelsel, kan die ineenstorting verskillende manifestasies hê. Vir soliede diëlektrika behou die kanaal aansienlike geleidingsvermoë selfs nadat die stroom afgeskakel is. Gasvormige en vloeibare elektriese isolerende materiale word gekenmerk deur hoë mobiliteit van gelaaide elektrone. Daarom is daar 'n oombliklike herstel van die afbreekkanaal as gevolg van 'n verandering in spanning.
In vloeistowwe word afbreek deur verskeie prosesse veroorsaak. Eerstens word optiese inhomogeniteite in die spasie tussen die elektrodes gevorm, op hierdie plekke verloor die vloeistof sy deursigtigheid. A. Gemant se teorie beskou die afbreek van 'n vloeibare diëlektrikum as 'n emulsie. Volgens berekeninge wat deur wetenskaplikes uitgevoer is, neem vogdruppels die vorm aan van 'n langwerpige dipool as gevolg van die werking van 'n elektriese veld. In die geval van 'n hoë veldsterkte kombineer hulle, wat bydra tot die ontlading in die gevormde kanaal.
By die uitvoer van talle eksperimente is gevind dat as daar 'n gas in die vloeistof is, met 'n skerp toename in spanning, borrels sal verskyn voor afbreek. Terselfdertyd neem die afbreekspanning van sulke vloeistowwe af met dalende druk of met toenemende temperatuur.
Gevolgtrekking
Moderne diëlektriese materiale verbeter namate die elektriese industrie ontwikkel. Tans is die tegnologie vir die skep van verskeie tipes diëlektrika so gemoderniseer dat dit moontlik is om goedkoop diëlektrika met hoë werkverrigting te skep.
OnderDie mees gevraagde materiale met die ooreenstemmende eienskappe is van besondere belang vir glas- en glasemalje. Installasie, alkaliese, lamp, kapasitor, ander tipes van hierdie materiaal is stowwe van 'n amorfe struktuur. Wanneer kalsium- en aluminiumoksiede by die mengsel gevoeg word, is dit moontlik om die diëlektriese eienskappe van die materiaal te verbeter en die waarskynlikheid van afbreek te verminder.
Glas-emalje is materiale waarin 'n dun laag glas op die metaaloppervlak neergelê word. Hierdie tegnologie bied betroubare beskerming teen korrosie.
Alle materiale met elektriese isolasie-eienskappe word wyd gebruik in moderne tegnologie. As diëlektriese onklaarraking betyds voorkom word, is dit heel moontlik om skade aan duur toerusting te voorkom.
