Mekkora a dielektrikum dielektromos szilárdsága? Próbáljuk megérteni ezt a kifejezést, azonosítani ennek a mutatónak a jellemzőit.
Definíciók
A dielektrikumok olyan anyagok, amelyek nem vezetik jól vagy teljesen az elektromosságot. A töltéshordozók (elektronok) ilyen anyagában a sűrűség értéke nem haladja meg a 108 darabot köbcentiméterenként. Az elektromos szigetelő anyagok fő jellemzője, hogy képesek külső térben polarizálni. A dielektrikumok közé tartoznak a gáznemű anyagok, különféle gyanták, üveg és polimer anyagok. A vegytiszta szigetelő a víz.
Dielektromos jellemzők
Ebbe a csoportba tartoznak a piroelektromos, ferroelektromos, relaxor- és piezoelektromos anyagok. Az ilyen anyagok passzív és aktív tulajdonságait a modern technológia aktívan használja, ezért részletesebben foglalkozunk velük.
A szigetelők passzív tulajdonságai akkor érvényesek, ha hagyományos kondenzátorokban használják őket.
Az elektromos szigetelő anyagok olyan dielektrikumok, amelyek nem teszik lehetővé az elektromos töltések elvesztését. Segítségükkel elválaszthatók egymástól az elektromos áramkörök, az eszközök részei a vezető részektől. Ilyen helyzetekbena permittivitásnak nincs különösebb szerepe.
Az aktív (vezérelt) dielektrikumok piroelektrikumok, ferroelektromos anyagok, elektroluminoforok, valamint a lézertechnológiában használt redőnyök és emitterek anyagok.
A dielektromos anyagok iránti kereslet évről évre nő. Ennek oka az ipari vállalkozások és kereskedelmi intézmények kapacitásának növekedése.
Emellett a dielektrikumok iránti megnövekedett kereslet a kommunikációs eszközök és a különféle elektromos készülékek számának növekedésével magyarázható.
A technológiában a szigetelők elektromos szilárdsága különösen fontos, ami a molekulák és atomok kristályrácsban való elrendezésével kapcsolatos.
Osztályozás
Különböző körülmények között a dielektromos anyag eltérő szigetelő tulajdonságokat mutathat, ami meghatározza az alkalmazási kört. Például a dielektromos szilárdság a hőmérséklettel változik.
A szerkezettől függően megkülönböztetünk szerves és szervetlen elektromos szigetelőanyagokat.
Az elektromos ipar fejlődésével párhuzamosan fejlődött a dielektromos anyagok ásványokból történő előállítása is. A technológia az utóbbi időben annyit fejlődött, hogy jelentősen csökkenthető volt az előállítási költség, ennek eredményeként az ásványi dielektrikumok váltották fel a vegyi és természetes anyagokat.
Ásványi dielektromos anyagok
Az ilyen vegyületek közé tartozik:
- Telepítés, alkáli, lámpa,kondenzátorüvegek, amelyek különböző oxidok keverékéből állnak. Alumínium, kalcium, szilícium oxidjainak előállítása során az anyag elektromos szilárdsága megnő.
- Az üvegzománcok olyan anyagok, amelyekben vékony zománcréteget visznek fel a fémfelületre.
- Fényvezetők, amelyek a fényvezető üvegszálak speciális típusai.
- Kerámiaelemek.
- Csillám.
- Azbeszt.
Az elektromos szigetelőanyagok ilyen sokfélesége ellenére messze nem mindig lehetséges az egyik dielektrikum másikkal való helyettesítése.
A szigetelés elektromos szilárdsága fontos tulajdonság, de nem csak erre kell figyelni az ilyen anyagok kiválasztásakor.
Különös figyelmet fordítanak a termikus, mechanikai, egyéb fizikai és kémiai tulajdonságokra is, beleértve a különféle feldolgozási lehetőségeket, a költségeket, az anyagok elérhetőségét.
A szigetelés elektromos szilárdságának ellenőrzése a műszerek és eszközök működésének maximális biztonsága érdekében történik.
Elektromos szigetelő petróleum olajok
A teljesítménytranszformátorokhoz használt transzformátorolaj az elektrotechnikában a folyékony szigetelőanyagok között a legnagyobb eloszlással rendelkezik. Kitöltik a szálas szigetelés pórusait, a tekercsek közötti távolságot, növelik a szigetelés dielektromos szilárdságát, elősegítik a hőelvonást. Ezenkívül a transzformátorolajat aktívan használják a nagyfeszültségű olajmegszakítókban. Az ilyen eszközökben az eltérőek közötta kapcsoló érintkezői megszakítják az elektromos ívet, aminek következtében az ívcsatorna gyorsan lehűl és kialszik. Ásványi kőolajból készült elektromos szigetelőolajok előállításához olajat használnak, amelynek fokozatos desztillációját minden szakaszban egy frakció szakaszos elválasztásával és a szennyeződésektől való kénsavval történő részletes tisztítással, majd mosással és szárítással hajtják végre.
Egy ilyen olaj elektromos szilárdsága olyan érték, amely nagyon érzékeny a nedvességre. Még akkor is, ha az olajban enyhe víz keveredik, ennek a fizikai mennyiségnek a jelentős csökkenése figyelhető meg. Elektromos tér hatására emulgeált vízcseppek szívódnak be azokra a helyekre, ahol a térerősség maximális értéket képvisel, aminek következtében meghibásodás alakul ki.
Az olaj elektromos szilárdságának éles csökkenésével nemcsak vízmolekulákat, hanem rostos szennyeződéseket is tartalmaz. Elnyelik a vizet, ami jelentősen befolyásolja a folyékony dielektrikum elektromos jellemzőit.
Kábelolajok
Elektromos tápkábelek gyártásához használják őket. Ha a papírszigetelésüket olajjal impregnálják, a hőveszteség eltávolítása megnő.
Különböző típusú kábelolajok léteznek. Például alumínium és ólomköpenyek tápkábeleinek impregnálásához KM-25 márkájú olajat használnak, amelynek kinematikai viszkozitása legalább 23 milliméter per másodperc, dermedéspontja legfeljebb 1000 fok. Az olaj viszkozitásának növelése érdekében gyantát adnak hozzá illszintetikus sűrítő.
Dielektrikum használata előtt ellenőrizze a szigetelés dielektromos szilárdságát.
Folyékony szintetikus dielektrikum
Ezek az elektromos szigetelőanyagok bizonyos tekintetben jobbak a kőolajoknál. Hajlamosak az elektromos öregedésre, ami negatívan befolyásolja a tulajdonságokat a megnövekedett intenzitású elektromos tér hatására.
A probléma megoldásához a kondenzátorokat poláris folyékony dielektrikummal impregnálják.
Az elektromos szilárdság ellenőrzése kötelező intézkedés a leghatékonyabb szigetelőtípus kiválasztásához.
Klórozott szénhidrogének
Különböző szénhidrogénekből nyerik úgy, hogy egy vagy több hidrogénatomot klórral helyettesítenek. Az ilyen dielektrikumok leggyakoribb típusa a klórozott bifenil. Magas viszkozitású, a GOST-nak megfelelő fő jellemzőkkel rendelkezik. Ennek a szigetelőnek az elektromos szilárdsága nagyobb, mint a többi nem poláris kőolajé, ezért használatakor a kondenzátor térfogata csaknem felére csökken. A klórozott bifenilek előnyei közül kiemeljük éghetetlenségüket, hátrányuk pedig a toxicitás és a magas költség.
Az olcsó, kiváló szigetelő tulajdonságokkal rendelkező háztartási anyagok közül kiemeljük az izobutén és izomerjei (oktol) keverékét, amely olajrepedés eredményeként keletkezik.
Természetes szigetelők
Rosin,amely gyantából nyert rideg gyanta, összetételében szerves savakat tartalmaz. Jól oldódik kőolajokban, és tömítő- és impregnálóanyagként használják.
Vékony réteg növényi olaj, amely az anyag felületére esik, vékony filmet képez, növelve az alkatrész szigetelő tulajdonságait.
Az elektromos szilárdság elvesztésének okai
A gyakorlatban használt dielektrikumok esetében ingyenes díjak vannak. Ahogy az elektronok mozognak, az elektromos vezetőképesség növekszik. Mivel kevés a töltés, a szigetelők sikeresen teljesítik ezt a tesztet. A szigetelők elektromos szilárdsága meghatározza ipari alkalmazásuk fő területeit.
A szigetelés szükséges az áramleválasztáshoz, a hőmérséklet szabályozásához, az elektromos térerősséghez, valamint az eszközök és eszközök egyéb jellemzőihez.
Ha piezoelektromos anyagot használnak dielektrikumként egy kondenzátorban, az váltakozó feszültség hatására megváltoztatja lineáris karakterisztikáját, ultrahangos rezgések generátorává válik.
Következtetés
A rádióelektronikai és elektromos berendezések működésének technológiája és jellemzői különböző követelményeket határoznak meg a dielektromos anyagok paramétereivel szemben.
A gyakorlati célokra használt szigetelők térfogata kevés elektront tartalmaz, ezért állandó feszültség mellett egy minimális áramot engednek át, amelyet szivárgási áramnak neveznek.
Ha a feszültség emelkedik,a szigetelésre alkalmazva a dielektrikum térerősségének értéke meghalad egy bizonyos értéket, a szigetelő elveszíti elektromos szigetelő tulajdonságait.
A szigetelőn átfolyó átmenő áram nő, ellenállása pedig csökken, ami az elektródák rövidzárlatát okozza.
Ezt a jelenséget dielektromos lebontásnak nevezik. Abban az esetben, ha a dielektrikumra alkalmazott feszültség elér egy kritikus értéket, az átmenő áram hirtelen növekedése figyelhető meg, az elektródák feszültsége csökken, visszafordíthatatlan változások következtében a szigetelő elektromos ellenállása csökken.
A teljesítmény és az energialeválasztás paramétereitől függően szikra keletkezik egy meghibásodás után, ami olvadáshoz, égéshez, repedésekhez és egyéb változásokhoz vezet mind a dielektrikumban, mind az elektródákban.
Az elektromos szigetelő anyagok megfelelő megválasztásával biztosíthatja az elektromos készülékek és műszaki berendezések zavartalan működését.
