Vrste sloma dielektrici

Prije nego što razmotrimo mehanizme dielektričnog sloma, pokušat ćemo otkriti značajke tih materijala. Električni izolacijski materijali

Značajke materijala

U usporedbi s vodičevim materijalima, izolatori imaju znatno veći električni otpor. Tipična svojstva ovih materijala su stvaranje snažnih električnih polja, kao i akumulacija energije. Ova je imovina naširoko koristi u kondenzatorima.

klasifikacija

Prema agregatnom stanju, svi električni izolacijski materijali podijeljeni su u tekuće, plinovito, kruto. Najveća skupina je posljednja skupina dielektrika. To uključuje plastike, keramičke proizvode, visoke polimerne materijale.

Ovisno o kemijskom sastavu, električni izolacijski materijali podijeljeni su u anorganske i organske.

Glavni kemijski element u organskim izolatorima je ugljik. Maksimalne temperature izdržavaju anorganske materijale: keramiku, mješavinu.

Ovisno o načinu dobivanja dielektrici, uobičajeno je podijeliti u sintetičke i prirodne (prirodne) one. Svaka vrsta ima određene značajke. Trenutno, velika skupina sintetičkih tvari.

Čvrsti dielektrični materijali dalje su podijeljeni u zasebne podkategorije prema strukturi, sastavu i tehnološkim značajkama materijala. Na primjer, postoje voštani, keramički, mineralni, filmski izolatori.

Svi ti materijali karakteriziraju električna vodljivost. S vremenom, takve tvari pokazuju promjenu u trenutnoj vrijednosti zbog smanjenja apsorpcijske struje. Od određene točke u električnom izolacijskom materijalu postoji samo struja provođenja, na čijoj vrijednosti ovise svojstva zadanog materijala.

Značajke procesa

Ako je snaga električnog polja veća od granice električne čvrstoće, dolazi do dielektričnog loma. Ovo je proces uništenja. To dovodi do gubitka u mjestu sloma takvog materijala svojim početnim električnim izolacijskim karakteristikama.

Napon kvarova je vrijednost kod koje dolazi do dielektričnog loma.

Električna čvrstoća karakterizira vrijednost jakosti polja.

Kvar krutih dielektrika je električni ili termalni proces. Temelji se na pojavama koje su dovele do povećanja čvrste lavine izolacijski materijali veličina električne struje.

Kvar čvrstih dielektrika ima karakteristične značajke:

• odsutnost ili slaba ovisnost o temperaturi i naponu provodljivosti;
• električna čvrstoća materijala u homogenom polju, bez obzira na debljinu upotrijebljenog dielektričnog materijala;
• uske granice mehaničke čvrstoće;
• prvo, struja se povećavaju eksponencijalno, a kvar krutih dielektrika prati iznenadno povećanje struje;
• u ne-homogenom polju taj proces nastaje u mjestu s maksimalnom snagom polja.

Toplinska raspad

Čini se da kod velikih dielektričnih gubitaka, zagrijavanja materijala od strane drugih izvora topline, s lošom kvalitetom uklanjanja toplinske energije. Takva kvarna dielektričnog materijala popraćena je povećanjem električne struje uslijed oštrog smanjenja otpornosti u dijelu gdje je smanjena vodljivost toplote. Sličan se proces opaža sve dok se potpuno slaba toplinska razgradnja dielektrične ne provede na oslabljenom mjestu. Na primjer, početni čvrsti električni izolacijski materijal će se rastopiti.

dokazi

Dielektrični slom ima karakteristične značajke:

• javlja se na mjestu slabe kvalitete rasipanja topline u okoliš;
• Napon razgradnje se smanjuje s povećanjem temperature vanjskog okruženja;
• Električna čvrstoća je obrnuto proporcionalna debljini dielektričnog sloja.

Opće značajke

Obilježavamo glavne vrste kvarova dielektrici. Bit procesa je gubitak električnog izolacijskog materijala njegovih karakteristika kada se prekorači kritična vrijednost snage električnog polja. Postoji nekoliko vrsta ovog procesa:

• električni slom dielektričnog;
• termalni proces;
• elektrokemijsko starenje.

Električna varijanta nastaje zbog ioniziranja šoka kod negativnih elektrona, koji se pojavljuju u snažnom električnom polju. Ovaj proces prati oštar porast gustoće struje.

Uzrok toplinskog procesa u izolatoru je povećanje količine topline koju sustav oslobađa zbog utjecaja električne vodljivosti ili kao rezultat dielektričnih gubitaka. Rezultat takvog kvarova je toplinsko uništenje električnog izolacijskog materijala.

Kad se promijeni napon napona dielektrije, transformacije se odvijaju u strukturi električnog izolacijskog materijala i kemijskom sastavu dielektričnih promjena. Kao rezultat toga, opaža se nepovratan pad izolacijske otpornosti. To dovodi do električnog starenja dielektričnog.

U plinovitom mediju

Kako dolazi do kvara plinovitih dielektrika? U zračnim prazninama, zbog kozmičkog i radioaktivnog zračenja, postoji neznatan broj nabijenih čestica. U polju dolazi do ubrzavanja negativnih elektrona, zbog čega dobivaju dodatnu energiju čija vrijednost izravno ovisi o jačini polja i srednjem slobodnom putu čestice prije sudara. S značajnom vrijednošću intenziteta, opaženo je povećanje elektronskog protoka, što uzrokuje slom jaza. Nekoliko čimbenika utječe na taj proces. Najvažnije od njih je mogućnost polja. Postoji izravan odnos između električne čvrstoće plina i njegovog tlaka i temperature.

Tekući medij

Slom tekućih dielektrika odnosi se na čistoću električnog izolacijskog materijala. Postoje tri stupnja:

• sadržaj u dielektričnim čvrstim mehaničkim nečistoćama i emulzijskoj vodi;
• tehnički čist;
• temeljito očistiti i otpliniti.

Kod pročišćenih tekućih dielektrika, postoji samo električna verzija kvara. Zbog bitne razlike u gustoći tekućine i plina, prosječni slobodni put elektrona se smanjuje što dovodi do povećanja intenziteta loma.

U suvremenoj elektroenergetskoj industriji koriste se tehnički čisti tipovi tekućih dielektrika, dopušteno je samo beznačajno prisustvo nečistoća.

Treba imati na umu da čak i minimalna količina emulzijske vode u tekućem električnom izolacijskom materijalu uzrokuje snažno smanjenje električne čvrstoće.

Dakle, električna čvrstoća i razgradnja dielektrika su srodne veličine. Razmotrimo mehanizam kvara u tekućem mediju. Kapi emulzijske vode su polarizirani u električnom polju, a zatim ulaze u prostor između polarnih elektroda. Ovdje se deformiraju, dreniraju i nastaju mostovi koji imaju mali električni otpor. Za njih je došlo do kvara. Pojava mostova uzrokuje znatno smanjenje snage ulja.

Značajke električnih izolacijskih materijala

Razmatrani tipovi kvarova čvrstih dielektrika pronašli su svoju primjenu u suvremenom elektrotehniku.

Među tekućim ili semi dielektričnih materijala koji se trenutno koriste u struci su interesa kondenzatora i transformator ulja, i sintetičkih tekućina: sovtol, sovol.

Mineralna ulja dobivaju se kao rezultat frakcijske destilacije sirove nafte. Između njihovih zasebnih vrsta postoje razlike u viskoznosti, električnim svojstvima.

Na primjer, ulja kabela i kondenzatora imaju visoki stupanj pročišćavanja, stoga imaju izvrsne dielektrične osobine. Neotporne sintetičke tekućine su sovtol i sovol. Da bi se dobio bivši, provodi se kloriranje kristaliničnog bifenila. Ova prozirna viskozna tekućina ima toksičnost, može izazvati iritaciju sluznice, stoga, pri radu s takvom dielektričnom, treba paziti da se poduzmu mjere opreza.

Sotvol je mješavina triklorbenzena i sovola, stoga je zbog određenog električnog izolacijskog materijala karakteristična niža viskoznost.

Oba sintetička tekućina koriste se za impregniranje suvremenih papirnih kondenzatora instaliranih u industrijskim AC i DC uređajima.

Organski visokopolymerni dielektrični materijali se sastoje od mnoštva molekula monomera. Visoke dielektrične osobine imaju jantarno, prirodnu gumu.

U voštanim materijalima, na primjer cerezinu i parafinu, točka tališta je jasno izražena. Takve dielektrici imaju polikristalnu strukturu.

U suvremenom elektrotehniku ​​su potrebne plastike, koje su kompozitni materijali. Sadrže polimere, smole, boje, sredstva za stabilizaciju, kao i komponente plastifikacije. Ovisno o načinu grijanja, oni su podijeljeni na termoplastične i termoizolacijske materijale.

Za rad u zračnom okolišu koriste se elektrocesivi koji imaju gustoću struktura u usporedbi s uobičajenim materijalom.

Među slojevitim električnim izolacijskim materijalima s dielektričnim svojstvima, razlikujemo textolite, getinaks, fiberglass. ovi laminirana plastika, u kojima silikonske ili rezolne smole djeluju kao vezivo, izvrsne su dielektrici.

Uzroci pojave

Postoje razni razlozi za razgradnju dielektrika. Stoga, do sada ne postoji univerzalna teorija koja bi u potpunosti objasnila taj fizički proces. Bez obzira na izolacijsku varijantu, u slučaju kvara formira se poseban kanal vodljivosti čija vrijednost dovodi do kratkog spoja u ovom električnom uređaju. Koje će posljedice imati ovaj proces? Vjerojatnost hitnosti je velika, zbog čega će električni uređaj biti isključen.

Ovisno o izolacijski sustavi, slom može imati različite manifestacije. Za čvrste dielektrici, kanal zadržava znatnu vodljivost čak i nakon što se struja isključi. Za plinovite i tekuće električne izolacijske materijale, karakteristična je visoka pokretljivost nabijenih elektrona. Stoga se uočava trenutna obnova kanala za razgradnju, koja se dogodila zbog promjena napona.

U tekućinama, slom je uzrokovan različitim procesima. Prvo, optičke nehomogenosti formiraju se u prostoru između elektroda, u tim mjestima tekućina gubi svoju prozirnost. Teorija A. Hemanta razgrađuje tekuću dielektričnu emulziju. Prema proračunima znanstvenika, zbog djelovanja električnog polja, kapljice vlage dobivaju oblik produljenog dipolova. U slučaju visoke snage polja, oni kombiniraju, što doprinosi pražnjenju u formiranom kanalu.

U provedbi brojnih eksperimenata bilo je moguće utvrditi da ako se u tekućini nalazi plin, a zatim s naglim povećanjem napona prije raspada, pojavit će se mjehurići. Istodobno, napon raspadanja takvih tekućina smanjuje se sa smanjenim tlakom ili sa povećanom temperaturom.

zaključak

Suvremeni dielektrični materijali se poboljšavaju kako se razvija elektrotehnička industrija. Trenutačno je tehnologija za stvaranje različitih vrsta dielektrika modernizirana tako da se mogu stvoriti jeftini dielektrici s visokim performansama.

Od najpopularnijih materijala s odgovarajućim karakteristikama posebno su zanimljive staklene i staklene emajla. Instalacija, alkalna, svjetiljka, kondenzator, druge vrste ovog materijala su tvari amorfne strukture. Pri dodavanju kalcijevih oksida u aluminij, moguće je poboljšati dielektrična svojstva materijala, kako bi se smanjila vjerojatnost sloma.

Cakline stakla su materijali u kojima se tanki sloj stakla nanosi na metalnu površinu. Ova tehnologija pruža pouzdanu zaštitu od korozije.

Svi materijali s električnim izolacijskim svojstvima su pronašli široku primjenu u suvremenoj tehnologiji. Ako je kvar dielektričnog sustava pravovremeno spriječen, sasvim je moguće spriječiti oštećenje skupe opreme.