Antes de considerar los mecanismos de descomposicióndieléctricos, trataremos de descubrir las características de estos materiales. Los materiales aislantes eléctricos son sustancias que le permiten aislar partes de equipos eléctricos o elementos de circuitos que tienen diferentes valores de potenciales eléctricos.
En comparación con los materiales conductores,aislantes, el índice de resistencia eléctrica es significativamente mayor. Una propiedad típica de estos materiales es la creación de potentes campos eléctricos, así como la acumulación de energía. Esta propiedad es ampliamente utilizada en condensadores.
По агрегатному состоянию все электроизоляционные Los materiales se dividen en líquidos, gaseosos, sólidos. El grupo más grande es el último grupo de dieléctricos. Estos incluyen plásticos, productos cerámicos, materiales con alto contenido de polímeros.
Dependiendo de la composición química, los materiales de aislamiento eléctrico se dividen en inorgánicos y orgánicos.
El carbono es el principal elemento químico en los aislantes orgánicos. Los materiales inorgánicos soportan temperaturas máximas: cerámica, mica.
Dependiendo del método de producción de dieléctricos.Se acostumbra dividir en sintético y natural (natural). Cada una de las especies tiene ciertas características. Actualmente, un gran grupo son sustancias sintéticas.
Materiales dieléctricos sólidos opcionalessubdividido en subcategorías separadas de acuerdo con la estructura, composición, características tecnológicas de los materiales. Por ejemplo, hay aisladores cerosos, cerámicos, minerales, de película.
Todos estos materiales se caracterizan por ser eléctricos.conductividad Con el tiempo, tales sustancias exhiben un cambio en el valor actual debido a una disminución en la corriente de absorción. Desde cierto momento en el material aislante solo hay una corriente de conducción, cuyo valor determina las propiedades de este material.
Si el campo eléctrico tieneun valor mayor que la resistencia final, se produce la ruptura del dieléctrico. Este es el proceso de su destrucción. Conduce a una pérdida en el lugar de descomposición por dicho material de sus características aislantes eléctricas iniciales.
El voltaje de ruptura es el valor en el cual ocurre la ruptura del dieléctrico.
La fuerza eléctrica se caracteriza por el valor de la fuerza de campo.
El desglose de dieléctricos sólidos esProceso eléctrico o térmico. Se basa en los fenómenos que conducen a un aumento de avalancha en el valor de la corriente eléctrica en materiales aislantes sólidos.
La descomposición de dieléctricos sólidos tiene características características:
Aparece cuando gran dieléctricopérdidas, calentamiento del material por otras fuentes de calor, con eliminación de energía térmica de baja calidad. Tal ruptura del dieléctrico se acompaña de un aumento en la corriente eléctrica como resultado de una fuerte disminución en la resistencia en el área donde se ve afectada la conductividad térmica. Se observa un proceso similar hasta que se produce una destrucción térmica completa del dieléctrico en un lugar debilitado. Por ejemplo, el material aislante eléctrico sólido inicial se derretirá.
El desglose del dieléctrico tiene características características:
Caractericemos los principales tipos de descomposición de los dieléctricos.La esencia del proceso es la pérdida de características eléctricas por el material aislante cuando se excede el valor crítico del campo eléctrico. Hay varios tipos de este proceso:
La variante eléctrica surge como resultado de la ionización por impacto de electrones negativos, que aparece en un potente campo eléctrico. Este proceso se acompaña de un fuerte aumento de la densidad de corriente.
La razón del proceso térmico en el aislante esUn aumento en la cantidad de calor generado por el sistema debido a la conductividad eléctrica o debido a la pérdida dieléctrica. El resultado de esta descomposición es la destrucción térmica del material aislante.
Cuando el voltaje de ruptura dieléctrica cambia,las transformaciones ocurren en la estructura del material aislante, y la composición química del dieléctrico también cambia. Como resultado, se observa una disminución irreversible en la resistencia de aislamiento. Cuando esto ocurre, el envejecimiento eléctrico del dieléctrico.
¿Cómo es la descomposición de los dieléctricos gaseosos?Debido a la radiación cósmica y radiactiva, existe un número insignificante de partículas cargadas en los espacios de aire. Los electrones negativos se aceleran en el campo, como resultado de lo cual adquieren energía adicional, cuyo valor depende directamente de la intensidad del campo y de la trayectoria libre media de la partícula antes de la colisión. Con una magnitud significativa de tensión, se observa un aumento en el flujo de electrones, lo que provoca una ruptura de la brecha. Este proceso está influenciado por varios factores. El más importante de estos es la opción de campo. Existe una relación directa entre la fuerza eléctrica de un gas y la presión y la temperatura.
La descomposición de los dieléctricos líquidos está relacionada con la pureza del material aislante. Hay tres grados:
En líquido completamente limpiodieléctricos solo hay una versión eléctrica del desglose. Debido a la diferencia significativa en las densidades de líquido y gas, la trayectoria libre media del electrón disminuye, lo que conduce a un aumento en la intensidad de descomposición.
En la industria moderna de la energía eléctrica, se utilizan tipos técnicamente puros de dieléctricos líquidos; solo se permite una presencia insignificante de impurezas en ellos.
Debe tenerse en cuenta que incluso la cantidad más pequeña de agua de emulsión contenida en un material aislante líquido causa una fuerte disminución en la resistencia eléctrica.
Por lo tanto, rigidez dieléctrica y descomposiciónlos dieléctricos son cantidades relacionadas. Considere el mecanismo de descomposición en un medio líquido. Las gotas de agua de emulsión se polarizan en un campo eléctrico, luego caen en el espacio entre los electrodos polares. Aquí se deforman, fusionan y se forman puentes con una pequeña resistencia eléctrica. Es para ellos que se produce el colapso. La aparición de puentes provoca una disminución significativa en la resistencia del aceite.
Los tipos considerados de descomposición de dieléctricos sólidos han encontrado su aplicación en la ingeniería eléctrica moderna.
Entre dieléctrico líquido y semi-líquidoLos materiales utilizados actualmente en tecnología, de interés son los aceites para transformadores y condensadores, así como los fluidos sintéticos: sovtol, sovol.
Los aceites minerales se obtienen por destilación fraccionada de petróleo crudo. Entre sus especies individuales, hay diferencias en viscosidad, características eléctricas.
Por ejemplo, los aceites para cables y condensadores tienenalto grado de purificación, por lo tanto, tienen excelentes características dieléctricas. Los fluidos sintéticos no combustibles son sovtol y sovol. Para obtener el primero, se lleva a cabo una reacción de cloración de difenilo cristalino. Este líquido viscoso transparente es tóxico y puede irritar la membrana mucosa, por lo tanto, cuando se trabaja con un dieléctrico de este tipo, se deben tomar precauciones cuidadosas.
El sovtol es una mezcla de triclorobenceno y sovol, por lo tanto, un valor de viscosidad más bajo es característico de este material aislante.
Ambos fluidos sintéticos se utilizan para impregnar condensadores de papel modernos instalados en dispositivos industriales de CA y CC.
Los materiales dieléctricos orgánicos de alto polímero están compuestos de muchas moléculas de monómero. Ámbar, el caucho natural tiene altas características dieléctricas.
Los materiales cerosos, como la ceresina y la parafina, tienen un punto de fusión pronunciado. Dichos dieléctricos tienen una estructura policristalina.
En ingeniería eléctrica moderna en demandaPlásticos, que son materiales compuestos. Contienen polímeros, resinas, colorantes, sustancias estabilizantes, así como componentes plastificantes. Dependiendo de la actitud frente al calentamiento, se dividen en materiales termoplásticos y termoendurecibles.
Para el trabajo en el aire, se utilizan cartones eléctricos, que tienen una estructura más densa en comparación con el material ordinario.
Entre los materiales laminados de aislamiento eléctrico,teniendo características dieléctricas, seleccionamos textolita, getinaks, fibra de vidrio. Estos laminados, en los que las resinas de organosilicio o resina actúan como aglutinantes, son excelentes dieléctricos.
Hay varias causas de avería.dieléctricos Por lo tanto, todavía no existe una teoría universal que explique completamente este proceso físico. Independientemente de la opción de aislamiento, en caso de avería, se forma un canal de conductividad especial, cuyo valor conduce a un cortocircuito en este dispositivo eléctrico. ¿Qué consecuencias tendrá un proceso similar? Hay una alta probabilidad de una emergencia, como resultado de lo cual el dispositivo eléctrico se desmantelará.
Dependiendo del sistema de aislamiento, la falla puedetener diversas manifestaciones Para dieléctricos sólidos, el canal conserva una conductividad significativa incluso después de apagar la corriente. Los materiales aislantes eléctricos gaseosos y líquidos se caracterizan por una alta movilidad de electrones cargados. Por lo tanto, hay una restauración instantánea del canal de ruptura, que ocurrió debido a un cambio en el voltaje.
В жидкостях пробой вызывается различными procesos. Primero, se forman inhomogeneidades ópticas en el espacio entre los electrodos; en estos lugares, el líquido pierde su transparencia. La teoría de A. Hemant considera la descomposición de un dieléctrico líquido como una emulsión. Según los cálculos realizados por el científico, debido a la acción del campo eléctrico, las gotas de humedad toman la forma de un dipolo extendido. En el caso de altas intensidades de campo, se combinan, lo que contribuye a la descarga en el canal formado.
Al realizar numerosos experimentosSe descubrió que si hay gas en el líquido, entonces con un fuerte aumento en el voltaje, aparecerán burbujas antes de la ruptura. Al mismo tiempo, el voltaje de ruptura de tales líquidos disminuye con una disminución de la presión o con un aumento de la temperatura.
Materiales dieléctricos modernosmejorado a medida que se desarrolla la industria eléctrica. Actualmente, la tecnología para crear diferentes tipos de dieléctricos se ha modernizado tanto que es posible crear dieléctricos de bajo costo con características de alto rendimiento.
Entre los materiales más buscados que poseenLas características relevantes, de particular interés son el vidrio y los esmaltes de vidrio. Instalación, alcalina, lámpara, condensador, otros tipos de este material son sustancias de estructura amorfa. Cuando se añaden óxidos de calcio y aluminio a la mezcla, se puede mejorar el rendimiento dieléctrico del material y se puede reducir la probabilidad de descomposición.
Los esmaltes de vidrio son materiales en los que se aplica una fina capa de vidrio a la superficie metálica. Dicha tecnología proporciona protección confiable contra la corrosión.
Todos los materiales con aislamiento eléctrico.características, son ampliamente utilizados en la tecnología moderna. Si se evita la ruptura del dieléctrico de manera oportuna, es muy posible evitar daños en equipos costosos.
