Përpara se të shqyrtojmë mekanizmat e prishjes së dielektrikëve, le të përpiqemi të zbulojmë veçoritë e këtyre materialeve. Materialet izoluese elektrike janë substanca që ju lejojnë të izoloni pjesë të pajisjeve elektrike ose elementë qarku që kanë potenciale të ndryshme elektrike.
Veçoritë e materialeve
Në krahasim me materialet përçuese, izoluesit kanë një rezistencë elektrike dukshëm më të lartë. Një veti tipike e këtyre materialeve është krijimi i fushave të fuqishme elektrike, si dhe akumulimi i energjisë. Kjo veti përdoret gjerësisht në kondensatorë.
Klasifikimi
Sipas gjendjes së grumbullimit, të gjitha materialet izoluese elektrike ndahen në të lëngshme, të gazta, të ngurta. Më i madhi është grupi i fundit i dielektrikëve. Këto përfshijnë plastikë, qeramikë, materiale me polimer të lartë.
Në varësi të përbërjes kimike, materialet izoluese elektrike ndahen në inorganike dhe organike.
Karboni vepron si elementi kryesor kimik në izoluesit organikë. Rezistojnë temperaturat maksimalemateriale inorganike: qeramika, mikë.
Në varësi të metodës së marrjes së dielektrikëve, është zakon që ato të ndahen në sintetike dhe natyrore (natyrale). Çdo lloj ka veçori të caktuara. Aktualisht, substancat sintetike janë një grup i madh.
Materialet dielektrike të ngurta ndahen më tej në nënkategori të veçanta sipas strukturës, përbërjes, karakteristikave teknologjike të materialeve. Për shembull, ka izolues dylli, qeramike, minerale, filmike.
Të gjitha këto materiale karakterizohen nga përçueshmëria elektrike. Me kalimin e kohës, substanca të tilla tregojnë një ndryshim në vlerën aktuale për shkak të një rënie në rrymën e absorbimit. Nga një moment i caktuar në materialin izolues elektrik ekziston vetëm një rrymë përcjellëse, nga vlera e së cilës varen vetitë e këtij materiali.
Veçoritë e procesit
Nëse forca e fushës elektrike është më e madhe se kufiri i forcës elektrike, ndodh prishja dielektrike. Ky është procesi i shkatërrimit të tij. Ajo çon në humbjen në vendin e prishjes nga një material i tillë i karakteristikave fillestare izoluese elektrike.
Tensioni i prishjes është vlera në të cilën ndodh një avari dielektrike.
Forca dielektrike karakterizohet nga vlera e fuqisë së fushës.
Zbërthimi i dielektrikëve të ngurtë është një proces elektrik ose termik. Ai bazohet në fenomene që çojnë në një rritje orteku të materialeve të ngurta izoluese të vlerësrrymë elektrike.
Zbërthimi i dielektrikëve të ngurtë ka veçori karakteristike:
- mungesë ose varësi e dobët nga temperatura dhe tensioni i vlerës së përçueshmërisë;
- forca elektrike e një materiali në një fushë uniforme, pavarësisht nga trashësia e materialit dielektrik të përdorur;
- kufij të ngushtë të forcës mekanike;
- së pari, rryma rritet në mënyrë eksponenciale dhe prishjet e dielektrikëve të ngurtë shoqërohen nga një rritje e papritur e rrymës;
- në një fushë johomogjene, ky proces ndodh në një vend me fuqi maksimale të fushës.
Zbërthimi termik
Shfaqet kur ka humbje të mëdha dielektrike, kur materiali nxehet nga burime të tjera nxehtësie, kur energjia e nxehtësisë hiqet keq. Një ndarje e tillë e dielektrikut shoqërohet me një rritje të rrymës elektrike si rezultat i një rënie të mprehtë të rezistencës në zonën ku përçueshmëria e nxehtësisë është e dëmtuar. Një proces i ngjashëm vërehet derisa të ndodhë shkatërrimi i plotë termik i dielektrikut në vendin e dobësuar. Për shembull, materiali origjinal i ngurtë izolues elektrik do të shkrihet.
Shenja
Zbërthimi dielektrik ka veçori karakteristike:
- ndodh në një vend të largimit të nxehtësisë me cilësi të dobët në mjedis;
- tensioni i prishjes zvogëlohet me rritjen e temperaturës së ambientit;
- forca elektrike është në përpjesëtim të zhdrejtë me trashësinë e dielektrikutshtresa.
Karakteristika të përgjithshme
Le të karakterizojmë llojet kryesore të zbërthimit të dielektrikëve. Thelbi i procesit qëndron në humbjen e materialit izolues elektrik të karakteristikave të tij kur tejkalohet vlera kritike e forcës së fushës elektrike. Ka disa lloje të këtij procesi:
- zbërthimi elektrik i dielektrikut;
- proces termik;
- plakje elektrokimike.
Varianti elektrik ndodh si rezultat i jonizimit të ndikimit nga elektronet negative, duke u shfaqur në një fushë elektrike të fuqishme. Ky proces shoqërohet me një rritje të mprehtë të densitetit të rrymës.
Arsyeja e procesit termik në izolator është rritja e sasisë së nxehtësisë së gjeneruar nga sistemi për shkak të efekteve të përçueshmërisë elektrike ose si rezultat i humbjeve dielektrike. Rezultati i një prishjeje të tillë është shkatërrimi termik i materialit izolues elektrik.
Kur ndryshon tensioni i prishjes së dielektrikëve, ndodhin transformime në strukturën e materialit izolues elektrik dhe ndryshon edhe përbërja kimike e dielektrikës. Si rezultat, vërehet një rënie e pakthyeshme e rezistencës së izolimit. Në këtë rast, ndodh plakja elektrike e dielektrikut.
Në një mjedis të gaztë
Si ndodh zbërthimi i dielektrikëve të gaztë? Për shkak të rrezatimit kozmik dhe radioaktiv, ka një numër të vogël të grimcave të ngarkuara në boshllëqet e ajrit. Ekziston një përshpejtim i elektroneve negative në fushë, si rezultat i së cilës ata marrin energji shtesë, vlera e së cilës varet drejtpërdrejt nga forca e fushës dhegjatësia mesatare e rrugës së grimcës përpara përplasjes. Në një vlerë të konsiderueshme të intensitetit, vërehet një rritje e rrjedhës së elektroneve, e cila shkakton një ndarje të hendekut. Ky proces ndikohet nga disa faktorë. Më e rëndësishmja prej tyre është opsioni në terren. Ekziston një lidhje e drejtpërdrejtë midis forcës elektrike të gazit dhe presionit dhe temperaturës.
Medium i lëngshëm
Zbërthimi i dielektrikëve të lëngshëm lidhet me pastërtinë e materialit izolues elektrik. Ka tre shkallë:
- përmbajtja e papastërtive të ngurta mekanike dhe uji i emulsionit në dielektrikë;
- teknikisht i pastër;
- pastruar dhe degazuar tërësisht.
Në dielektrikët e lëngshëm të pastruar me kujdes, ekziston vetëm një version elektrik i prishjes. Për shkak të ndryshimit të rëndësishëm në densitetin e lëngut dhe gazit, gjatësia e rrugës së elektroneve zvogëlohet, gjë që çon në një rritje të tensionit të zbërthimit.
Në industrinë moderne të energjisë elektrike, përdoren lloje teknikisht të pastra të dielektrikëve të lëngët, lejohet vetëm një prani e lehtë e papastërtive në to.
Duhet të merret parasysh se edhe sasia minimale e ujit emulsioni në materialin e lëngshëm izolues elektrik shkakton një reduktim të fortë të forcës elektrike.
Kështu, forca dielektrike dhe zbërthimi i dielektrikëve janë sasi të lidhura. Le të shqyrtojmë mekanizmin e prishjes në një mjedis të lëngshëm. Pikat e ujit të emulsionit polarizohen në një fushë elektrike, pastaj ato bien në hapësirën midis elektrodave polare. Këtu ato deformohen, shkrihen dhe formohen ura,me rezistencë të vogël elektrike. Është mbi ta që ndodh testi. Shfaqja e urave shkakton një ulje të ndjeshme të forcës së vajit.
Veçoritë e materialeve izoluese elektrike
Llojet e konsideruara të zbërthimit të dielektrikëve të ngurtë kanë gjetur aplikimin e tyre në inxhinierinë elektrike moderne.
Ndër materialet dielektrike të lëngshme dhe gjysmë të lëngshme që përdoren aktualisht në teknologji, vajrat e transformatorëve dhe kondensatorëve, si dhe lëngjet sintetike: sovtol, sovol.
Vajrat minerale përftohen nga distilimi i pjesshëm i naftës së papërpunuar. Ndërmjet llojeve të tyre individuale ka dallime në viskozitet, karakteristika elektrike.
Për shembull, vajrat e kabllove dhe kondensatorëve janë shumë të rafinuar, kështu që ato kanë karakteristika të shkëlqyera dielektrike. Lëngjet sintetike jo të ndezshme janë sovtol dhe sovol. Për të marrë të parën, kryhet një reaksion klorinimi i difenilit kristalor. Ky lëng transparent viskoz është toksik dhe mund të irritojë membranën mukoze, prandaj, kur punoni me një dielektrik të tillë, duhet të respektohen me kujdes masat paraprake.
Sovtol është një përzierje e triklorobenzenit dhe sovolit, kështu që ky material izolues elektrik karakterizohet nga një viskozitet më i ulët.
Të dy lëngjet sintetike përdoren për të mbarsur kondensatorët modernë të letrës të instaluar në pajisjet industriale AC dhe DC.
OrganikeMaterialet dielektrike me polimer të lartë përbëhen nga shumë molekula monomere. Qelibar, gome natyrale, ka karakteristika të larta dielektrike.
Materialet dylli si ceresina dhe parafina kanë një pikë shkrirjeje të dallueshme. Dielektrikë të tillë kanë një strukturë polikristaline.
Në inxhinierinë moderne elektrike, plastika, e cila është materiale e përbërë, është e kërkuar. Ato përmbajnë polimere, rrëshira, ngjyra, agjentë stabilizues, si dhe përbërës plastifikues. Sipas marrëdhënies së tyre me nxehtësinë, ato ndahen në materiale termoplastike dhe termoset.
Për punë në ajër përdoret kartoni elektrik, i cili ka një strukturë më të dendur në krahasim me materialin konvencional.
Ndër materialet izoluese elektrike me shtresa me karakteristika dielektrike, veçojmë tekstolitin, getinakët, tekstil me fije qelqi. Këto laminate, të cilat përdorin si lidhës silikoni ose rrëshirë solare, janë dielektrikë të shkëlqyer.
Shkaktarët e fenomenit
Ka arsye të ndryshme për prishjen e dielektrikëve. Prandaj, nuk ka ende një teori universale që do të shpjegonte plotësisht këtë proces fizik. Pavarësisht nga opsioni i izolimit, në rast të një avari, formohet një kanal me përçueshmëri të veçantë, madhësia e të cilit çon në një qark të shkurtër në këtë pajisje elektrike. Cilat janë pasojat e një procesi të tillë? Ekziston një probabilitet i lartë për një emergjencë, si rezultat i së cilëspajisja elektrike do të hiqet nga shërbimi.
Në varësi të sistemit të izolimit, prishja mund të ketë manifestime të ndryshme. Për dielektrikët e ngurtë, kanali ruan përçueshmëri të konsiderueshme edhe pasi rryma është fikur. Materialet izoluese elektrike të gazta dhe të lëngëta karakterizohen nga lëvizshmëri e lartë e elektroneve të ngarkuara. Prandaj, ka një restaurim të menjëhershëm të kanalit të prishjes për shkak të një ndryshimi në tension.
Në lëngje, zbërthimi shkaktohet nga procese të ndryshme. Së pari, inhomogjenitetet optike formohen në hapësirën midis elektrodave, në këto vende lëngu humbet transparencën e tij. Teoria e A. Gemant e konsideron zbërthimin e një dielektriku të lëngshëm si një emulsion. Sipas llogaritjeve të bëra nga shkencëtarët, për shkak të veprimit të një fushe elektrike, pikat e lagështisë marrin formën e një dipoli të zgjatur. Në rastin e fuqisë së lartë të fushës, ato kombinohen, gjë që kontribuon në shkarkimin në kanalin e formuar.
Gjatë kryerjes së eksperimenteve të shumta, u zbulua se nëse ka një gaz në lëng, atëherë me një rritje të mprehtë të tensionit, flluska do të shfaqen para prishjes. Në të njëjtën kohë, tensioni i prishjes së lëngjeve të tilla zvogëlohet me uljen e presionit ose me rritjen e temperaturës.
Përfundim
Materialet dielektrike moderne po përmirësohen me zhvillimin e industrisë elektrike. Aktualisht, teknologjia për krijimin e llojeve të ndryshme të dielektrikëve është modernizuar aq shumë sa është e mundur të krijohen dielektrikë të lirë me performancë të lartë.
NdërMaterialet më të kërkuara me karakteristikat përkatëse janë me interes të veçantë për sm altet e qelqit dhe qelqit. Instalimi, alkaline, llamba, kondensatori, llojet e tjera të këtij materiali janë substanca të një strukture amorfe. Kur përzierjes i shtohen oksidet e kalciumit dhe aluminit, është e mundur të përmirësohen vetitë dielektrike të materialit dhe të zvogëlohet mundësia e prishjes.
Sm altat e qelqit janë materiale në të cilat një shtresë e hollë qelqi depozitohet në sipërfaqen e metalit. Kjo teknologji ofron mbrojtje të besueshme kundër korrozionit.
Të gjitha materialet me karakteristika izoluese elektrike përdoren gjerësisht në teknologjinë moderne. Nëse prishja dielektrike parandalohet me kohë, është mjaft e mundur të parandalohet dëmtimi i pajisjeve të shtrenjta.
