Jaka jest wytrzymałość dielektryczna dielektryka? Spróbujmy zrozumieć ten termin, zidentyfikować cechy tego wskaźnika.
Definicje
Dielektryki to substancje, które nie przewodzą dobrze ani całkowicie. Wartość gęstości nośników ładunku (elektronów) w takiej substancji nie przekracza 108 sztuk na centymetr sześcienny. Główną cechą materiałów elektroizolacyjnych jest ich zdolność do polaryzacji w polu zewnętrznym. Dielektryki obejmują substancje gazowe, różne żywice, szkło i materiały polimerowe. Chemicznie czystym izolatorem jest woda.
Charakterystyka dielektryczna
Ta grupa obejmuje piroelektryki, ferroelektryki, relaksatory, piezoelektryki. Właściwości pasywne i aktywne takich materiałów są aktywnie wykorzystywane w nowoczesnych technologiach, dlatego omówimy je bardziej szczegółowo.
Pasywne właściwości izolatorów mają zastosowanie, gdy są one używane w konwencjonalnych kondensatorach.
Materiały elektroizolacyjne to dielektryki, które nie pozwalają na utratę ładunków elektrycznych. Za ich pomocą można oddzielić od siebie obwody elektryczne, części urządzeń od części przewodzących. W takich sytuacjachprzenikalność elektryczna nie ma szczególnej roli.
Aktywne (kontrolowane) dielektryki to piroelektryki, ferroelektryki, elektroluminofory, materiały na przesłony i emitery w technologii laserowej.
Zapotrzebowanie na materiały dielektryczne rośnie z roku na rok. Powodem jest wzrost potencjału przedsiębiorstw przemysłowych i instytucji handlowych.
Ponadto zwiększone zapotrzebowanie na dielektryki można wytłumaczyć wzrostem liczby urządzeń komunikacyjnych i różnych urządzeń elektrycznych.
W technologii szczególne znaczenie ma wytrzymałość elektryczna izolatorów, związana z układem cząsteczek i atomów w sieci krystalicznej.
Klasyfikacja
W różnych warunkach materiał dielektryczny może wykazywać różne właściwości izolacyjne, co determinuje zakres jego zastosowania. Na przykład wytrzymałość dielektryczna zmienia się wraz z temperaturą.
W zależności od struktury rozróżnia się organiczne i nieorganiczne materiały elektroizolacyjne.
W miarę rozwoju przemysłu elektrycznego rozwijała się również produkcja materiałów dielektrycznych z minerałów. Technologia w ostatnim czasie uległa tak znacznej poprawie, że udało się znacznie obniżyć koszty produkcji, w wyniku czego dielektryki mineralne zastąpiły materiały chemiczne i naturalne.
Mineralne materiały dielektryczne
Do takich związków należą:
- Instalacja, alkaliczna, lampa,szkła kondensatorowe, składające się z mieszaniny różnych tlenków. Podczas wytwarzania tlenków aluminium, wapnia, krzemu wzrasta wytrzymałość elektryczna materiału.
- Szkło to materiały, w których cienka warstwa emalii jest nakładana na metalową powierzchnię.
- Światłowody, które są specjalnym rodzajem włókna szklanego przewodzącego światło.
- Przedmioty ceramiczne.
- Mika.
- Azbest.
Pomimo tak dużej różnorodności materiałów elektroizolacyjnych, nie zawsze jest możliwe zastąpienie jednego dielektryka drugim.
Wytrzymałość elektryczna izolacji jest ważną właściwością, ale nie jest jedyną rzeczą, na którą należy zwrócić uwagę przy wyborze takich materiałów.
Szczególną uwagę zwraca się również na właściwości termiczne, mechaniczne i inne właściwości fizyczne i chemiczne, w tym zdolność do różnych rodzajów przetwarzania, koszty, dostępność materiałów.
Sprawdzenie wytrzymałości elektrycznej izolacji przeprowadza się w celu zapewnienia maksymalnego bezpieczeństwa działania przyrządów i urządzeń.
Electroizolacyjne oleje naftowe
Olej transformatorowy stosowany w transformatorach mocy ma maksymalny rozkład w elektrotechnice wśród materiałów izolujących ciecze. Wypełniają pory w izolacji włóknistej, odległość między uzwojeniami, zwiększa wytrzymałość dielektryczną izolacji, wspomaga odprowadzanie ciepła. Ponadto olej transformatorowy jest aktywnie stosowany w wyłącznikach olejowych wysokiego napięcia. W takich urządzeniach między rozbieżnymistyki wyłącznika przerywają łuk elektryczny, w wyniku czego kanał łukowy jest szybko schładzany i wygaszany. Do uzyskania naftowych mineralnych olejów elektroizolacyjnych stosuje się olej, przeprowadzając jego etapową destylację z etapowym oddzielaniem frakcji na każdym etapie i szczegółowym oczyszczaniem z zanieczyszczeń kwasem siarkowym, a następnie przemywaniem i suszeniem.
Wytrzymałość elektryczna takiego oleju jest wartością bardzo wrażliwą na wilgoć. Nawet przy niewielkiej domieszce wody w oleju obserwuje się znaczny spadek tej wielkości fizycznej. Pod działaniem pola elektrycznego kropelki zemulgowanej wody są wciągane w te miejsca, w których siła pola ma wartość maksymalną, w wyniku czego dochodzi do przebicia.
Wraz z gwałtownym spadkiem wytrzymałości elektrycznej oleju, zawiera on nie tylko cząsteczki wody, ale także włókniste zanieczyszczenia. Pochłaniają wodę, co znacząco wpływa na właściwości elektryczne ciekłego dielektryka.
Oleje kablowe
Są one wykorzystywane do produkcji kabli elektroenergetycznych. Gdy ich izolacja papierowa jest impregnowana olejami, zwiększa się usuwanie strat ciepła.
Istnieją różne rodzaje olejów do kabli. Na przykład do impregnacji kabli zasilających z osłon aluminiowych i ołowianych stosuje się olej marki KM-25, który ma lepkość kinematyczną co najmniej 23 milimetrów na sekundę, temperaturę krzepnięcia nie większą niż 1000 stopni. W celu zwiększenia lepkości oleju dodaje się do niego kalafonię lubsyntetyczny zagęszczacz.
Przed użyciem dielektryka sprawdź wytrzymałość dielektryczną izolacji.
Płynne dielektryki syntetyczne
Te materiały elektroizolacyjne są pod pewnymi względami lepsze od olejów naftowych. Mają tendencję do starzenia elektrycznego, co negatywnie wpływa na właściwości pod wpływem pola elektrycznego o zwiększonym natężeniu.
Aby poradzić sobie z tym problemem, kondensatory są impregnowane polarnym płynnym dielektrykiem.
Sprawdzenie wytrzymałości elektrycznej jest obowiązkową czynnością przy wyborze najskuteczniejszego typu izolatora.
Chlorowane węglowodory
Są one otrzymywane z różnych węglowodorów poprzez zastąpienie jednego lub więcej atomów wodoru chlorem. Najpopularniejszym rodzajem takich dielektryków jest chlorowany bifenyl. Ma wysoką lepkość, ma główne cechy odpowiadające GOST. Wytrzymałość elektryczna tego izolatora jest wyższa niż w przypadku innych niepolarnych olejów naftowych, dlatego podczas jego używania objętość kondensatora jest prawie o połowę mniejsza. Wśród zalet chlorowanych bifenyli podkreślamy ich niepalność, a wadami są toksyczność i wysoki koszt.
Wśród niedrogich materiałów domowych o doskonałych właściwościach izolacyjnych wyróżniamy mieszaninę izobutenu i jego izomerów (oktolu), otrzymaną w wyniku krakingu olejowego.
Izolatory naturalne
Kalafonii,która jest kruchą żywicą otrzymywaną z żywicy, zawiera w swoim składzie kwasy organiczne. Dobrze rozpuszcza się w olejach naftowych i jest stosowany jako masy uszczelniające i impregnujące kable.
Cienka warstwa oleju roślinnego, spadająca na powierzchnię materiału, tworzy cienką warstwę, zwiększając właściwości izolacyjne części.
Przyczyny utraty siły elektrycznej
W tych dielektrykach, które są używane w praktyce, są darmowe opłaty. Gdy elektrony poruszają się, wzrasta przewodność elektryczna. Ponieważ jest niewiele ładunków, izolatory pomyślnie przechodzą ten test. Wytrzymałość elektryczna izolatorów określa główne obszary ich zastosowań przemysłowych.
Izolacja jest niezbędna do izolacji prądu, kontroli temperatury, natężenia pola elektrycznego i innych cech charakterystycznych urządzeń i urządzeń.
Jeżeli piezoelektryk jest używany jako dielektryk w kondensatorze, zmienia on swoją liniową charakterystykę pod wpływem napięcia przemiennego, zamieniając się w generator drgań ultradźwiękowych.
Wniosek
Technologia i cechy działania urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych określają różne wymagania dotyczące parametrów materiałów dielektrycznych.
Izolatory używane do celów praktycznych mają niewiele elektronów w swojej objętości, więc przy stałym napięciu przepuszczają minimalny prąd, zwany prądem upływu.
Jeśli napięcie wzrośnie,przyłożony do izolacji, wartość natężenia pola w dielektryku przekroczy określoną wartość, izolator straci swoje właściwości izolacyjne.
Prąd przepływający przez izolator wzrasta, a jego rezystancja spada, powodując zwarcie elektrod.
Zjawisko to nazywa się przebiciem dielektryka. W przypadku, gdy napięcie przyłożone do dielektryka osiągnie wartość krytyczną, obserwuje się gwałtowny wzrost prądu skrośnego, spada napięcie na elektrodach, w wyniku nieodwracalnych zmian zmniejsza się rezystancja elektryczna izolatora.
W zależności od parametrów izolacji mocy i energii, po przebiciu pojawia się iskra, która prowadzi do stopienia, spalenia, pękania i innych zmian zarówno w dielektryku, jak i elektrodach.
Dzięki odpowiedniemu doborowi materiałów elektroizolacyjnych możesz zapewnić płynne działanie urządzeń elektrycznych i urządzeń technicznych.
