Ennen kuin harkitset hajoamismekanismejadielektrikoita, yritämme selvittää näiden materiaalien ominaisuudet. Sähköeristemateriaalit ovat aineita, joiden avulla voit eristää sähkölaitteiden tai piirielementtien osia, joilla on erilaiset sähköpotentiaalit.
Johtaviin materiaaleihin verrattunaeristimien sähkövastuksen ilmaisin on huomattavasti suurempi. Näiden materiaalien tyypillisinä ominaisuuksina pidetään voimakkaiden sähkökenttien syntymistä sekä energian kertymistä. Tätä ominaisuutta käytetään laajalti kondensaattoreissa.
Aggregaatiotilan mukaan kaikki sähköeristysmateriaalit jaetaan nestemäisiin, kaasumaisiin, kiinteisiin aineisiin. Viimeinen dielektristen ryhmien ryhmä on suurin. Näitä ovat muovit, keramiikka, korkea polymeerimateriaalit.
Kemiallisesta koostumuksesta riippuen sähköeristysmateriaalit jaetaan epäorgaanisiin ja orgaanisiin.
Hiili toimii tärkeimpänä kemiallisena alkuaineena orgaanisissa eristeissä. Epäorgaaniset materiaalit kestävät enimmäislämpötiloja: keramiikka, kiille.
Dielektristen menetelmien mukaanon tapana jakaa synteettisiksi ja luonnollisiksi (luonnollisiksi). Jokaisella lajilla on tiettyjä ominaisuuksia. Tällä hetkellä synteettiset aineet ovat suuri ryhmä.
Kiinteät dielektriset materiaalit valinnainenjaettu erillisiin alaluokkiin materiaalin rakenteen, koostumuksen ja teknisten ominaisuuksien mukaan. Esimerkiksi on vaha-, keramiikka-, mineraali- ja kalvoeristeitä.
Kaikille näille materiaaleille on tunnusomaista sähköjohtavuus. Ajan myötä tällaisten aineiden nykyinen arvo muuttuu absorptiovirran vähenemisen vuoksi. Tietyssä hetkessä sähköeristysmateriaalissa on vain johtovirta, jonka arvosta tämän materiaalin ominaisuudet riippuvat.
Jos sähkökentän voimakkuus onsuurempi arvo kuin dielektrinen vahvuus, tapahtuu dielektrinen hajoaminen. Tämä on sen tuhoutumisprosessi. Se johtaa alkuperäisten sähköeristysominaisuuksien menetykseen tällaisen materiaalin hajoamispaikassa.
Hajoamisjännite on arvo, jolla dielektrinen hajoaminen tapahtuu.
Sähkövoimalle on tunnusomaista kentänvoimakkuuden arvo.
Kiinteiden dielektristen komponenttien jakautuminen onsähkö- tai lämpöprosessi. Se perustuu ilmiöihin, jotka johtavat lumivyörien kasvuun sähkövirran suuruudessa kiinteissä eristemateriaaleissa.
Kiinteiden dielektristen komponenttien jakautumisella on ominaispiirteitä:
Se ilmestyy suurella dielektrisyydellähäviöt, materiaalin lämmittäminen muista lämmönlähteistä ja huonolaatuinen lämpöenergian poisto. Tällaiseen dielektrisen hajoamiseen liittyy sähkövirran lisääntyminen vastuksen voimakkaan vähenemisen seurauksena alueella, jolla lämmönjohtaminen on häiriintynyt. Samanlainen prosessi havaitaan siihen asti, kunnes dielektrisen aineen täydellinen tuhoutuminen heikentyneessä paikassa tapahtuu. Esimerkiksi alkuperäinen kiinteä sähköeristysmateriaali sulaa.
Dielektrisellä hajoamisella on seuraavat ominaisuudet:
Kuvailkaamme dielektrisen hajoamisen päätyyppejä.Prosessin ydin on sen ominaisuuksien menetys, kun sähköeristemateriaali ylittää sähkökentän voimakkuuden kriittisen arvon. Tätä prosessia on useita tyyppejä:
Sähköinen muunnos syntyy negatiivisten elektronien iskuionisaation seurauksena, joka esiintyy voimakkaassa sähkökentässä. Tähän prosessiin liittyy virtatiheyden nopea kasvu.
Syy eristimen lämpöprosessiin onjärjestelmän tuottaman lämmön määrän kasvu johtuen sähkönjohtavuudesta tai dielektrisistä häviöistä. Tämä hajoaminen johtaa eristemateriaalin termiseen tuhoutumiseen.
Kun dielektristen komponenttien rikkoutumisjännite muuttuu,eristemateriaalin rakenteessa tapahtuu muutoksia, ja myös dielektrisen aineen kemiallinen koostumus muuttuu. Seurauksena on, että eristysvastus pienenee peruuttamattomasti. Tässä tapauksessa dielektrisen aineen ikääntyminen tapahtuu.
Kuinka kaasumaisten eristeiden hajoaminen tapahtuu?Ilman aukoissa kosmisesta ja radioaktiivisesta säteilystä johtuen on pieni määrä varattuja hiukkasia. Negatiiviset elektronit kiihtyvät kentällä, minkä seurauksena ne hankkivat lisäenergiaa, jonka arvo riippuu suoraan kentän voimakkuudesta ja hiukkasen keskimääräisestä polkupituudesta ennen törmäystä. Kun voimakkuus on merkittävä, havaitaan elektronivirran kasvu, mikä aiheuttaa aukon hajoamisen. Tähän prosessiin vaikuttavat useat tekijät. Tärkein näistä on kenttävaihtoehto. Kaasun sähkövoiman ja paineen ja lämpötilan välillä on suora suhde.
Nestemäisten eristeiden hajoaminen liittyy eristemateriaalin puhtauteen. On olemassa kolme astetta:
Huolellisesti puhdistetussa nesteessädielektrikoissa on vain sähköinen muunnos hajoamisesta. Nesteen ja kaasun tiheyden merkittävän eron vuoksi elektronin polun pituus pienenee, mikä johtaa hajoamislujuuden kasvuun.
Nykyaikaisessa energiatekniikassa käytetään teknisesti puhtaita nestemäisiä dielektrikoita, vain vähäinen epäpuhtauksien esiintyminen niissä on sallittua.
On pidettävä mielessä, että jopa pieni määrä emulsiovettä nestemäisessä sähköeristemateriaalissa aiheuttaa voimakkaan dielektrisen lujuuden laskun.
Siten dielektrinen vahvuus ja hajoaminendielektriset ovat toisiinsa liittyviä määriä. Tarkastelkaamme nestemäisen väliaineen hajoamismekanismia. Emulsioveden pisarat polarisoituvat sähkökentässä, sitten ne putoavat napaelektrodien väliseen tilaan. Täällä ne ovat muodonmuutoksia, sulautuneet ja muodostuu siltoja, joilla on pieni sähköinen vastus. Niiden kautta tapahtuu hajoaminen. Siltojen ulkonäkö vähentää öljyn lujuutta merkittävästi.
Harkitut kiinteiden dielektrikoiden hajoamistyypit ovat löytäneet sovelluksensa modernissa sähkötekniikassa.
Nestemäisten ja puolinesteisten dielektristen joukossatekniikassa tällä hetkellä kiinnostavia materiaaleja ovat muuntaja- ja kondensaattoriöljyt sekä synteettiset nesteet: sovtoli, sovoli.
Mineraaliöljyt saadaan raakaöljyn jakotislauksesta. Niiden viskositeetissa ja sähköisissä ominaisuuksissa on eroja niiden yksittäisten tyyppien välillä.
Esimerkiksi kaapeli- ja lauhdutinöljyillä onkorkea puhdistusaste, joten niillä on erinomaiset dielektriset ominaisuudet. Syttymättömät synteettiset nesteet ovat sovtoli ja sovoli. Ensimmäisen saamiseksi suoritetaan kiteisen bifenyylin kloorausreaktio. Tämä läpinäkyvä viskoosi neste on myrkyllistä, voi ärsyttää limakalvoa, minkä vuoksi varotoimenpiteitä on noudatettava työskenneltäessä tällaisen dielektrisen aineen kanssa.
Sovtoli on triklooribentseenin ja sovolin seos; siksi tällä eristemateriaalilla on matalampi viskositeettiarvo.
Molempia synteettisiä nesteitä käytetään kyllästämään AC- ja DC-teollisuuslaitteisiin asennettuja moderneja paperikondensaattoreita.
Orgaaniset korkean polymeerin dielektriset materiaalit koostuvat monista monomeerimolekyyleistä. Amberilla ja luonnonkumilla on korkeat dielektriset ominaisuudet.
Vahamaisilla materiaaleilla, kuten seresiinillä ja parafiinilla, on erilainen sulamispiste. Tällaisilla dielektrikoilla on monikiteinen rakenne.
Nykyaikaisessa sähkötekniikassa ne ovat kysyttyjämuovit, jotka ovat komposiittimateriaaleja. Ne sisältävät polymeerejä, hartseja, väriaineita, stabilointiaineita ja plastisoivia komponentteja. Lämmitykseen suhtautumisensa mukaan ne luokitellaan kestomuoviksi ja kovettuviksi materiaaleiksi.
Ilmassa työskentelyyn käytetään sähkökortteja, joilla on tiheämpi rakenne verrattuna tavanomaisiin materiaaleihin.
Kerroksisten sähköeristemateriaalien joukossajoilla on dielektriset ominaisuudet, me erittelemme textoliitin, getinaxin, lasikuitun. Nämä laminaatit, joissa orgaaninen pii- tai resolihartsi toimii sideaineena, ovat erinomaisia dielektrisiä aineita.
Erittelyyn on useita syitä.dielektriset. Siksi ei ole vieläkään universaalia teoriaa, joka selittäisi tämän fyysisen prosessin täysin. Eristysvaihtoehdosta riippumatta rikkoutuessa muodostuu erityisen johtavuuden kanava, jonka arvo johtaa oikosulkuun tässä sähkölaitteessa. Mitkä ovat seuraukset tällaisesta prosessista? Hätätilanteessa on suuri todennäköisyys, jonka seurauksena sähkölaite poistetaan käytöstä.
Eristysjärjestelmästä riippuen rikkoutuminen voion erilaisia ilmentymiä. Kiinteiden dielektrikoiden kohdalla kanava säilyttää merkittävän johtavuuden silloinkin, kun virta on sammutettu. Kaasumaisille ja nestemäisille sähköeristeille on ominaista varautuneiden elektronien suuri liikkuvuus. Siksi havaitaan rikkoutumiskanavan välitön palautuminen, joka tapahtui jännitteen muutoksen vuoksi.
Nesteissä hajoaminen johtuu erilaisistaprosessit. Ensinnäkin elektrodien väliseen tilaan muodostuu optisia epäyhtenäisyyksiä; näissä paikoissa neste menettää läpinäkyvyytensä. A. Gemantin teoria pitää nestemäisen dielektrisen hajoamista emulsiona. Tutkijan suorittamien laskelmien mukaan sähkökentän vaikutuksesta kosteuspisarat saavat pitkänomaisen dipolin. Suuren kenttävoimakkuuden ollessa kyseessä ne yhdistyvät, mikä edistää muodostuneen kanavan purkautumista.
Lukuisten kokeiden aikanaoli mahdollista todeta, että jos nesteessä on kaasua, jännitteen jyrkän nousun myötä kuplia ilmestyy ennen hajoamista. Tässä tapauksessa tällaisten nesteiden rikkoutumisjännitteen suuruus pienenee paineen laskiessa tai lämpötilan kasvaessa.
Moderni dielektrinen materiaaliparantua sähköalan kehityksen myötä. Tällä hetkellä tekniikka erityyppisten dielektristen elementtien luomiseksi on niin modernisoitu, että on mahdollista luoda halpoja dielektrikoita, joilla on korkeat suorituskykyominaisuudet.
Pyydetyimpien materiaalien joukossalasi ja lasimaali ovat erityisen kiinnostavia ominaisuuksiensa vuoksi. Asennus, alkali, lamppu, kondensaattori ja muut tämän tyyppiset materiaalit ovat amorfisen rakenteen aineita. Lisäämällä seokseen kalsium- ja alumiinioksideja voidaan parantaa materiaalin dielektrisiä ominaisuuksia ja vähentää hajoamisen todennäköisyyttä.
Lasiemalit ovat materiaaleja, joissa ohut lasikerros levitetään metallipinnalle. Tämä tekniikka tarjoaa luotettavan suojan korroosiota vastaan.
Kaikki sähköeristetyt materiaalitominaisuudet ovat laajalti käytössä modernissa tekniikassa. Jos dielektrinen hajoaminen estetään ajoissa, kalliiden laitteiden vahingoittuminen voidaan estää.
