Диэлектриктердин бузулуу механизмдерин кароодон мурун, келгиле, бул материалдардын өзгөчөлүктөрүн билүүгө аракет кылалы. Электрдик изоляциялоочу материалдар – электрдик жабдуулардын бөлүктөрүн же ар кандай электрдик потенциалга ээ болгон чынжырдын элементтерин изоляциялоого мүмкүндүк берүүчү заттар.
Материалдардын өзгөчөлүктөрү
Өткөргүч материалдарга салыштырмалуу изоляторлор бир кыйла жогору электр каршылыгына ээ. Бул материалдардын мүнөздүү касиети - кубаттуу электр талааларын түзүү, ошондой эле энергиянын топтолушу. Бул касиет конденсаторлордо кеңири колдонулат.
Классификация
Агрегация абалы боюнча бардык электр изоляциялоочу материалдар суюк, газ сымал, катуу болуп бөлүнөт. Эң чоңу - диэлектриктердин акыркы тобу. Аларга пластик, керамика, жогорку полимердик материалдар кирет.
Химиялык курамына жараша электр изоляциялоочу материалдар органикалык эмес жана органикалык болуп бөлүнөт.
Көмүртек органикалык изоляторлордун негизги химиялык элементи катары иштейт. Максималдуу температурага туруштук береторганикалык эмес материалдар: керамика, слюда.
Диэлектриктерди алуу ыкмасына жараша синтетикалык жана табигый (табигый) болуп бөлүнүү адатка айланган. Ар бир түрү белгилүү бир өзгөчөлүктөргө ээ. Учурда синтетикалык заттар чоң топту түзөт.
Катуу диэлектрик материалдар структурасы, курамы, материалдардын технологиялык мүнөздөмөлөрү боюнча андан ары өзүнчө субкатегорияларга бөлүнөт. Мисалы, мом, керамикалык, минералдык, пленкалуу изоляторлор бар.
Бул материалдардын баары электр өткөргүчтүгү менен мүнөздөлөт. Убакыттын өтүшү менен мындай заттар абсорбциялык токтун азайышынан улам учурдагы маанинин өзгөрүшүн көрсөтөт. Белгилүү бир учурдан тартып электр изоляциялоочу материалда өткөрүүчү ток гана пайда болот, анын маанисине бул материалдын касиеттери көз каранды.
Процесстин өзгөчөлүктөрү
Эгер электр талаасынын чыңалуусу электрдик күчтүн чегинен чоңураак болсо, диэлектрик бузулат. Бул аны жок кылуу процесси. Мындай материалдын бузулган жеринде анын алгачкы электрдик изоляциялык мүнөздөмөлөрүн жоготууга алып келет.
Бузулуу чыңалуусу – диэлектриктердин бузулуусунун мааниси.
Диэлектрик күч талаанын күчү менен мүнөздөлөт.
Катуу диэлектриктердин бузулушу электрдик же жылуулук процесси. Баалуу катуу изоляциялык материалдардын көчкү көбөйүшүнө алып келүүчү кубулуштарга негизделгенэлектр тогу.
Катуу диэлектриктердин бузулушунун мүнөздүү белгилери бар:
- өткөргүчтүк маанисинин температурага жана чыңалуудан жоктугу же начар көз карандылыгы;
- колдонулган диэлектрдик материалдын калыңдыгына карабастан бирдиктуу талаадагы материалдын электрдик бекемдиги;
- механикалык күчтүн тар чектери;
- биринчиден, ток экспоненциалдуу түрдө көбөйөт жана катуу диэлектриктердин бузулушу токтун кескин өсүшү менен коштолот;
- бир тектүү эмес талаада, бул процесс максималдуу талаа күчү болгон жерде жүрөт.
Термикалык бузулуу
Ал диэлектрдик чоң жоготуулар болгондо, материал башка жылуулук булактары менен ысытылганда, жылуулук энергиясы начар алынганда пайда болот. Диэлектриктин мындай бузулушу жылуулук өткөрүмдүүлүк бузулган аймакта каршылыктын кескин төмөндөшүнүн натыйжасында электр тогунун күчөшү менен коштолот. Ушундай эле процесс алсызданган жерде диэлектриктин толук термикалык бузулушуна чейин байкалат. Мисалы, баштапкы катуу электр изоляциялоочу материал эрип кетет.
Белгилер
Диэлектрик бузулуу мүнөздүү өзгөчөлүктөргө ээ:
- айлана-чөйрөгө жылуулукту сапатсыз алып салган жерде пайда болот;
- бузуу чыңалуусу айлана-чөйрөнүн температурасынын жогорулашы менен төмөндөйт;
- электрдик күч диэлектриктин калыңдыгына тескери пропорционалкатмар.
Жалпы мүнөздөмөлөр
Диэлектриктердин бузулушунун негизги түрлөрүн мүнөздөп көрөлү. Процесстин маңызы электр талаасынын чыңалуусунун критикалык маанисинен ашып кеткенде анын мүнөздөмөлөрүнүн электр изоляциялоочу материалын жоготууда жатат. Бул процесстин бир нече түрү бар:
- диэлектриктин электрдик бузулушу;
- термикалык процесс;
- электрохимиялык картаюу.
Электрдик вариант күчтүү электр талаасында пайда болгон терс электрондор менен иондошуу таасири натыйжасында пайда болот. Бул процесс токтун тыгыздыгынын кескин өсүшү менен коштолот.
Изолятордогу жылуулук процессинин себеби электр өткөргүчтүктүн таасиринен же диэлектрдик жоготуулардын натыйжасында системадан пайда болгон жылуулуктун көлөмүнүн көбөйүшү. Мындай бузулуунун натыйжасы электр изоляциялоочу материалдын термикалык бузулушу болуп саналат.
Диэлектриктердин бузулуу чыңалуусу өзгөргөндө электр изоляциялоочу материалдын структурасында трансформациялар болуп, диэлектриктин химиялык курамы да өзгөрөт. Натыйжада, изоляциянын каршылыгынын кайтарылгыс төмөндөөсү байкалат. Бул учурда диэлектриктин электрдик эскириши пайда болот.
Газдуу чөйрөдө
Газ түрүндөгү диэлектриктердин бузулушу кандай болот? Космостук жана радиоактивдүү нурлануунун натыйжасында аба боштуктарында аз сандагы заряддуу бөлүкчөлөр болот. Талаада терс электрондордун ылдамдашы байкалат, анын натыйжасында алар кошумча энергияга ээ болушат, анын мааниси талаанын күчү менен түздөн-түз көз каранды.бөлүкчөнүн кагылышууга чейинки орточо жолунун узундугу. Маанилүү интенсивдүү мааниде электрон агымынын көбөйүшү байкалат, бул боштуктун бузулушун шарттайт. Бул процесске бир нече факторлор таасир этет. Алардын эң негизгиси талаа варианты. Газдын электрдик күчү менен басым менен температуранын ортосунда түз байланыш бар.
Суюк чөйрө
Суюк диэлектриктердин бузулушу электр изоляциялоочу материалдын тазалыгына байланыштуу. Үч даража бар:
- диэлектриктеги катуу механикалык аралашмалардын жана эмульсия суунун курамы;
- техникалык жактан таза;
- кылдаттык менен тазаланган жана газсыздандырылган.
Кылдаттык менен тазаланган суюк диэлектриктерде бузулуунун электрдик версиясы гана бар. Суюктук менен газдын тыгыздыгынын олуттуу айырмасынан улам электрондун жолунун узундугу азаят, бул бузулуу чыңалуусунун жогорулашына алып келет.
Заманбап электр энергетикасында суюк диэлектриктердин техникалык жактан таза түрлөрү колдонулат, аларда аралашмалардын бир аз гана болушуна жол берилет.
Суюк электр изоляциялоочу материалдагы эмульсия суунун минималдуу өлчөмү да электрдик бекемдиктин кескин төмөндөшүнө алып келерин эске алуу керек.
Ошентип, диэлектриктердин күчү жана диэлектриктердин бузулушу байланышкан чоңдуктар. Суюк чөйрөдө бузулуу механизмин карап көрөлү. Эмульсиялык суунун тамчылары электр талаасында поляризацияланат, андан кийин полярдык электроддордун ортосундагы мейкиндикке түшөт. Бул жерде алар деформацияланып, биригип, көпүрөлөр пайда болот,аз электр каршылык менен. Сыноо аларда болот. Көпүрөлөрдүн пайда болушу майдын бекемдигинин олуттуу төмөндөшүнө алып келет.
Электр изоляциялоочу материалдардын өзгөчөлүктөрү
Катуу диэлектриктердин бузулушунун каралып жаткан түрлөрү заманбап электротехникада колдонулушун тапты.
Технологияда азыркы кезде колдонулуучу суюк жана жарым суюк диэлектрдик материалдардын арасында трансформатор жана конденсатор майлары, ошондой эле синтетикалык суюктуктар: совтол, соволь.
Минералдык майлар чийки мунайдын фракциялык дистилляциясынан алынат. Алардын айрым түрлөрүнүн ортосунда илешкектүүлүк, электрдик мүнөздөмөлөр боюнча айырмачылыктар бар.
Мисалы, кабель жана конденсатор майлары абдан тазаланган, ошондуктан алар мыкты диэлектрдик мүнөздөмөлөргө ээ. Тутанбаган синтетикалык суюктуктар - совтол жана совол. Биринчисин алуу үчүн кристаллдык дифенилди хлордоо реакциясы жүргүзүлөт. Бул тунук илешкек суюктук уулуу жана былжыр челди дүүлүктүрүшү мүмкүн, андыктан мындай диэлектрик менен иштөөдө сактык чараларын кылдаттык менен сактоо керек.
Совтол трихлорбензол менен соволдун аралашмасы, ошондуктан бул электр изоляциялоочу материал төмөнкү илешкектүүлүгү менен мүнөздөлөт.
Синтетикалык суюктуктар тең өнөр жайлык AC жана DC түзмөктөрдө орнотулган заманбап кагаз конденсаторлорду сиңирүү үчүн колдонулат.
Органикалыкжогорку полимердик диэлектрик материалдар көптөгөн мономердик молекулалардан турат. Янтарь, табигый резина, жогорку диэлектрдик мүнөздөмөлөргө ээ.
Церезин жана парафин сыяктуу мом сымал материалдардын эрүү температурасы өзгөчө. Мындай диэлектриктер поликристаллдык түзүлүшкө ээ.
Заманбап электротехникада композиттик материалдар болгон пластмасса суроо-талапка ээ. Алардын курамында полимерлер, чайырлар, боёктор, стабилдештирүүчү заттар, ошондой эле пластификациялоочу компоненттер бар. Жылуулукка болгон мамилеси боюнча алар термопластикалык жана термосеттик материалдар болуп бөлүнөт.
Абада иштөө үчүн кадимки материалга салыштырмалуу тыгызыраак түзүлүшкө ээ электр картон колдонулат.
Диэлектрдик мүнөздөмөлөрү бар катмарлуу электр изоляциялоочу материалдардын ичинен биз текстолит, гетинак, айнекти бөлүп алабыз. Силикон же резолдук чайырларды бириктирүүчү катары колдонгон бул ламинаттар эң сонун диэлектриктер.
Кубулуштун себептери
Диэлектриктердин бузулушунун ар кандай себептери бар. Демек, бул физикалык процессти толук түшүндүрө турган универсалдуу теория дагы деле жок. Изоляциянын вариантына карабастан, бузулган учурда өзгөчө өткөргүчтүк канал пайда болот, анын чоңдугу бул электрдик түзүлүштө кыска туташууга алып келет. Мындай процесстин кесепеттери кандай болот? Өзгөчө кырдаалдын ыктымалдуулугу жогору, анын натыйжасындаэлектрдик түзмөк иштен чыгарылат.
Изоляция системасына жараша бузулуу ар кандай көрүнүштөргө ээ болушу мүмкүн. Катуу диэлектриктер үчүн канал ток өчүрүлгөндөн кийин да олуттуу өткөргүчтүктү сактайт. Газ жана суюк электр изоляциялоочу материалдар заряддалган электрондордун жогорку мобилдүүлүгү менен мүнөздөлөт. Демек, чыңалуунун өзгөрүшүнө байланыштуу бузулуу каналы заматта калыбына келет.
Суюктуктарда бузулуу ар кандай процесстерден пайда болот. Биринчиден, электроддордун ортосундагы мейкиндикте оптикалык бир тексиздиктер пайда болот, бул жерлерде суюктук тунуктугун жоготот. А. Геманттын теориясы суюк диэлектриктин бузулушун эмульсия катары карайт. Окумуштуулар жүргүзгөн эсептөөлөр боюнча, электр талаасынын аракетинен улам ным тамчылары узун диполь формасын алышат. Талаанын күчү жогору болгон учурда алар биригишет, бул түзүлгөн каналдагы разрядга өбөлгө түзөт.
Көптөгөн эксперименттерди жүргүзүүдө суюктукта газ болсо, чыңалуунун кескин жогорулашы менен бузулганга чейин көбүкчөлөр пайда болоору аныкталган. Ошол эле учурда мындай суюктуктардын бузулуу чыңалуусу басымдын төмөндөшү же температуранын жогорулашы менен төмөндөйт.
Тыянак
Электр енер жайынын енугушу менен азыркы кездеги диэлектрик материалдар жакшырып жатат. Азыркы кезде диэлектриктердин ар турдуу турлерун тузуунун технологиясы ушунчалык модернизация-лангандыктан, жогорку ендурумдуу-лук менен кымбат эмес диэлектриктер-ди тузууге болот.
АрасындаТиешелүү мүнөздөмөлөргө ээ болгон эң көп талап кылынган материалдар айнек жана айнек эмальдарына өзгөчө кызыгууну туудурат. Орнотуу, щелочтуу, лампа, конденсатор, бул материалдын башка түрлөрү аморфтук түзүлүштөгү заттар болуп саналат. Кальций жана алюминий оксиддерин аралашмага кошкондо, материалдын диэлектрдик касиеттерин жакшыртууга жана бузулуу ыктымалдыгын азайтууга болот.
Айнек эмальдары – металлдын бетине жука айнек катмары чөккөн материалдар. Бул технология коррозиядан ишенимдүү коргоону камсыз кылат.
Электрдик изоляциялык мүнөздөмөлөргө ээ болгон бардык материалдар заманбап технологияда кеңири колдонулат. Диэлектриктердин бузулушун өз убагында алдын алса, кымбат баалуу жабдуулардын бузулушун алдын алууга толук мүмкүн.
