Kolika je dielektrična čvrstoća dielektrika? Pokušajmo razumjeti ovaj pojam, identificirati značajke ovog pokazatelja.
Definicije
Dielektrici su tvari koje ne provode električnu energiju dobro ili potpuno. Vrijednost gustoće u takvoj tvari nositelja naboja (elektrona) ne prelazi 108 komada po kubičnom centimetru. Glavna karakteristika električnih izolacijskih materijala je njihova sposobnost polarizacije u vanjskom polju. Dielektrici uključuju plinovite tvari, razne smole, staklo i polimerne materijale. Kemijski čisti izolator je voda.
Dielektrične karakteristike
Ova grupa uključuje piroelektrike, feroelektrike, relaksore, piezoelektrike. Pasivna i aktivna svojstva takvih materijala aktivno se koriste u modernoj tehnologiji, pa ćemo se na njima detaljnije zadržati.
Pasivna svojstva izolatora vrijede kada se koriste u konvencionalnim kondenzatorima.
Električni izolacijski materijali su dielektrici koji ne dopuštaju gubitak električnih naboja. Uz njihovu pomoć moguće je odvojiti električne krugove jedni od drugih, dijelove uređaja od vodljivih dijelova. U takvim situacijamapermitivnost nema posebnu ulogu.
Aktivni (kontrolirani) dielektrici su piroelektrici, feroelektrici, elektroluminofori, materijali za kapke i emiteri u laserskoj tehnologiji.
Potražnja za dielektričnim materijalima raste svake godine. Razlog je povećanje kapaciteta industrijskih poduzeća i komercijalnih institucija.
Osim toga, povećana potražnja za dielektricima može se objasniti povećanjem broja komunikacija i raznih električnih uređaja.
U tehnologiji je električna čvrstoća izolatora od posebne važnosti, povezana s rasporedom molekula i atoma u kristalnoj rešetki.
Klasifikacija
U različitim uvjetima, dielektrični materijal može pokazati različite izolacijske karakteristike, što određuje opseg njegove primjene. Na primjer, dielektrična čvrstoća se mijenja s temperaturom.
Ovisno o strukturi razlikuju se organski i anorganski električni izolacijski materijali.
Kako se elektroindustrija razvijala, tako se razvijala i proizvodnja dielektričnih materijala od minerala. Tehnologija se nedavno toliko poboljšala da je bilo moguće značajno smanjiti troškove proizvodnje, zbog čega su mineralni dielektrici zamijenili kemijske i prirodne materijale.
Mineralni dielektrični materijali
Takvi spojevi uključuju:
- Instalacija, alkalna, lampa,kondenzatorska stakla, koja se sastoje od mješavine različitih oksida. Prilikom izrade oksida aluminija, kalcija, silicija povećava se električna čvrstoća materijala.
- Stakleni emajli su materijali u kojima se na metalnu površinu nanosi tanak sloj emajla.
- Svjetlovodi, koji su posebna vrsta staklenih vlakana koja provode svjetlo.
- Keramički predmeti.
- Mica.
- Azbest.
Unatoč tolikoj raznolikosti električnih izolacijskih materijala, daleko je od uvijek moguće zamijeniti jedan dielektrik drugim.
Električna čvrstoća izolacije je važno svojstvo, ali nije jedino na što treba obratiti pažnju pri odabiru takvih materijala.
Posebna pažnja također se poklanja toplinskim, mehaničkim, drugim fizikalnim i kemijskim svojstvima, uključujući mogućnost različitih vrsta obrade, cijenu, dostupnost materijala.
Provjera električne čvrstoće izolacije provodi se kako bi se osigurala maksimalna sigurnost rada instrumenata i uređaja.
Električna izolacijska naftna ulja
Transformatorsko ulje, koje se koristi za energetske transformatore, ima maksimalnu distribuciju u elektrotehnici među tekućim izolacijskim materijalima. Oni ispunjavaju pore u vlaknastoj izolaciji, razmak između namota, povećava dielektričnu čvrstoću izolacije, potiče uklanjanje topline. Osim toga, transformatorsko ulje se aktivno koristi u visokonaponskim uljnim prekidačima. U takvim uređajima, između divergentnihkontakti prekidača prekidaju električni luk, zbog čega se kanal luka brzo hladi i gasi. Za dobivanje naftnih mineralnih električnih izolacijskih ulja koristi se ulje, pri čemu se provodi njegova postupna destilacija s faznim odvajanjem frakcije u svakoj fazi i detaljnim pročišćavanjem od nečistoća sumpornom kiselinom, nakon čega slijedi pranje i sušenje.
Električna čvrstoća takvog ulja je vrijednost koja je vrlo osjetljiva na vlagu. Čak i uz malu primjesu vode u ulju, uočava se značajno smanjenje ove fizikalne količine. Pod djelovanjem električnog polja kapljice emulgirane vode uvlače se na ona mjesta gdje jakost polja ima najveću vrijednost, uslijed čega dolazi do sloma.
Uz naglo smanjenje električne snage ulja, ono sadrži ne samo molekule vode, već i vlaknaste nečistoće. Oni apsorbiraju vodu, što značajno utječe na električne karakteristike tekućeg dielektrika.
Ulja za kabele
Koriste se u proizvodnji električnih kablova. Kada je njihova papirna izolacija impregnirana uljima, povećava se uklanjanje toplinskih gubitaka.
Postoje različite vrste ulja za kabele. Na primjer, za impregnaciju energetskih kabela od aluminijskih i olovnih omotača koristi se ulje marke KM-25, koje ima kinematičku viskoznost od najmanje 23 milimetra u sekundi, točku tečenja ne više od 1000 stupnjeva. Kako bi se povećala viskoznost ulja, dodaje mu se kolofonij odnsintetički zgušnjivač.
Prije upotrebe dielektrika ispitajte dielektričnu čvrstoću izolacije.
Tekući sintetički dielektrici
Ovi električni izolacijski materijali su superiorniji u nekim aspektima od naftnih ulja. Imaju sklonost električnom starenju, što negativno utječe na svojstva pod utjecajem električnog polja povećanog intenziteta.
Za rješavanje ovog problema, kondenzatori su impregnirani polarnim tekućim dielektrikom.
Provjera električne snage obavezna je mjera za odabir najučinkovitijeg tipa izolatora.
Klorirani ugljikovodici
Dobivaju se iz različitih ugljikovodika zamjenom jednog ili više atoma vodika s klorom. Najčešći tip takvih dielektrika je klorirani bifenil. Ima visoku viskoznost, ima glavne karakteristike koje odgovaraju GOST-u. Električna čvrstoća ovog izolatora veća je od ostalih nepolarnih naftnih ulja, stoga se pri korištenju volumen kondenzatora gotovo prepolovi. Među prednostima kloriranih bifenila ističemo njihovu nesagorivost, a nedostatke su toksičnost i visoka cijena.
Među jeftinim domaćim materijalima s izvrsnim izolacijskim karakteristikama izdvajamo mješavinu izobutena i njegovih izomera (oktola), dobivenu kao rezultat pucanja ulja.
Prirodni izolatori
kolofonija,koja je krhka smola dobivena od smole, u svom sastavu sadrži organske kiseline. Dobro se otapa u naftnim uljima i koristi se kao spojevi za brtvljenje i impregnaciju kabela.
Tanki sloj biljnog ulja, koji pada na površinu materijala, stvara tanki film, povećavajući izolacijske karakteristike dijela.
Uzroci gubitka električne snage
U onim dielektricima koji se koriste u praksi, postoje besplatne naknade. Kako se elektroni kreću, električna vodljivost raste. Budući da ima malo naboja, izolatori uspješno prolaze ovaj test. Električna čvrstoća izolatora određuje glavna područja njihove industrijske primjene.
Izolacija je neophodna za strujnu izolaciju, kontrolu temperature, jačinu električnog polja, druge karakteristike koje imaju uređaji i uređaji.
Ako se piezoelektrik koristi kao dielektrik u kondenzatoru, on mijenja svoje linearne karakteristike pod utjecajem izmjeničnog napona, pretvara se u generator ultrazvučnih vibracija.
Zaključak
Tehnologija i značajke rada radioelektroničke i električne opreme određuju različite zahtjeve za parametre dielektričnih materijala.
Izolatori koji se koriste u praktične svrhe imaju malo elektrona u svom volumenu, tako da pri konstantnom naponu prolaze minimalnu struju, zvanu struja curenja.
Ako napon poraste,nanesena na izolaciju, vrijednost jakosti polja u dielektriku će premašiti određenu vrijednost, izolator će izgubiti svoje električne izolacijske karakteristike.
Prolazna struja koja teče kroz izolator se povećava, a njegov otpor smanjuje, uzrokujući kratki spoj elektroda.
Ovaj fenomen se naziva dielektrični slom. U slučaju kada napon primijenjen na dielektrik dosegne kritičnu vrijednost, uočava se nagli porast prolazne struje, napon na elektrodama se smanjuje, kao rezultat nepovratnih promjena, smanjuje se električni otpor izolatora.
Ovisno o parametrima izolacije snage i energije, nakon kvara dolazi do iskre, što dovodi do topljenja, gorenja, pucanja i drugih promjena i na dielektriku i na elektrodama.
Pravim odabirom električnih izolacijskih materijala možete osigurati nesmetan rad električnih uređaja i tehničkih uređaja.
