Aká je dielektrická pevnosť dielektrika? Pokúsme sa porozumieť tomuto pojmu, identifikovať vlastnosti tohto indikátora.
Definície
Dielektriká sú látky, ktoré nevedú elektrinu dobre alebo úplne. Hodnota hustoty v takejto látke nosičov náboja (elektrónov) nepresahuje 108 kusov na centimeter kubický. Hlavnou charakteristikou elektroizolačných materiálov je ich schopnosť polarizácie vo vonkajšom poli. Dielektriká zahŕňajú plynné látky, rôzne živice, sklo a polymérne materiály. Chemicky čistým izolantom je voda.
Dielektrické charakteristiky
Táto skupina zahŕňa pyroelektriku, feroelektriku, relaxory, piezoelektriku. Pasívne a aktívne vlastnosti takýchto materiálov sa aktívne využívajú v modernej technológii, preto sa im budeme venovať podrobnejšie.
Pasívne vlastnosti izolátorov platia, keď sa používajú v konvenčných kondenzátoroch.
Elektroizolačné materiály sú dielektriká, ktoré neumožňujú stratu elektrického náboja. S ich pomocou je možné oddeliť elektrické obvody od seba, časti zariadení od vodivých častí. V takýchto situáciáchpermitivita nemá žiadnu špeciálnu úlohu.
Aktívne (riadené) dielektriká sú pyroelektriká, feroelektriká, elektroluminofóry, materiály pre uzávery a žiariče v laserovej technológii.
Dopyt po dielektrických materiáloch sa každým rokom zvyšuje. Dôvodom je zvýšenie kapacity priemyselných podnikov a komerčných inštitúcií.
Navyše zvýšený dopyt po dielektrikách možno vysvetliť nárastom počtu komunikácií a rôznych elektrických spotrebičov.
V technológii je elektrická pevnosť izolátorov obzvlášť dôležitá, spojená s usporiadaním molekúl a atómov v kryštálovej mriežke.
Klasifikácia
V rôznych podmienkach môže dielektrický materiál vykazovať rôzne izolačné vlastnosti, ktoré určujú rozsah jeho použitia. Napríklad dielektrická pevnosť sa mení s teplotou.
V závislosti od štruktúry sa rozlišujú organické a anorganické elektroizolačné materiály.
S rozvojom elektrotechnického priemyslu sa rozvíjala aj výroba dielektrických materiálov z minerálov. Technológia sa v poslednom čase natoľko zlepšila, že bolo možné výrazne znížiť výrobné náklady, v dôsledku čoho minerálne dielektriká nahradili chemické a prírodné materiály.
Minerálne dielektrické materiály
Takéto zlúčeniny zahŕňajú:
- Inštalácia, alkalická, lampa,kondenzátorové sklá, pozostávajúce zo zmesi rôznych oxidov. Pri výrobe oxidov hliníka, vápnika, kremíka sa zvyšuje elektrická pevnosť materiálu.
- Sklenené sm alty sú materiály, pri ktorých je na kovový povrch nanesená tenká vrstva sm altu.
- Svetlovody, ktoré sú špeciálnym typom svetlovodivého sklolaminátu.
- Keramické predmety.
- Sľuda.
- Azbest.
Napriek takej rôznorodosti elektroizolačných materiálov nie je zďaleka vždy možné nahradiť jedno dielektrikum iným.
Elektrická pevnosť izolácie je dôležitou vlastnosťou, no nie je to jediná vec, ktorej treba venovať pozornosť pri výbere takýchto materiálov.
Zvláštna pozornosť sa venuje aj tepelným, mechanickým, iným fyzikálnym a chemickým vlastnostiam, vrátane schopnosti rôznych druhov spracovania, nákladov, dostupnosti materiálov.
Kontrola elektrickej pevnosti izolácie sa vykonáva s cieľom zabezpečiť maximálnu bezpečnosť prevádzky nástrojov a zariadení.
Elektroizolačné ropné oleje
Transformátorový olej používaný pre výkonové transformátory má v elektrotechnike maximálnu distribúciu medzi tekuté izolačné materiály. Vypĺňajú póry vo vláknitej izolácii, vzdialenosť medzi vinutiami, zvyšujú dielektrickú pevnosť izolácie, podporujú odvod tepla. Okrem toho sa transformátorový olej aktívne používa vo vysokonapäťových olejových ističoch. V takýchto zariadeniach medzi divergentnýmikontakty spínača prerušia elektrický oblúk, v dôsledku čoho sa oblúkový kanál rýchlo ochladí a zhasne. Na získanie ropných minerálnych elektroizolačných olejov sa používa ropa, pri ktorej sa vykonáva jeho stupňovitá destilácia s fázovou separáciou frakcie v každom stupni a podrobným čistením od nečistôt kyselinou sírovou s následným premytím a sušením.
Elektrická pevnosť takéhoto oleja je hodnota, ktorá je veľmi citlivá na vlhkosť. Už pri miernom primiešaní vody do oleja je pozorovaný výrazný pokles tejto fyzikálnej veličiny. Pôsobením elektrického poľa sú kvapky emulgovanej vody nasávané do miest, kde má sila poľa maximálnu hodnotu, v dôsledku čoho dochádza k poruche.
Pri prudkom poklese elektrickej sily oleja obsahuje nielen molekuly vody, ale aj vláknité nečistoty. Absorbujú vodu, čo výrazne ovplyvňuje elektrické vlastnosti tekutého dielektrika.
Káblové oleje
Používajú sa pri výrobe elektrických napájacích káblov. Keď je ich papierová izolácia napustená olejmi, zvyšuje sa odstraňovanie tepelných strát.
Existujú rôzne typy káblových olejov. Napríklad na impregnáciu napájacích káblov z hliníka a olovených plášťov sa používa olej značky KM-25, ktorý má kinematickú viskozitu najmenej 23 milimetrov za sekundu, bod tuhnutia nie viac ako 1 000 stupňov. Aby sa zvýšila viskozita oleja, pridáva sa do neho kolofónia respsyntetické zahusťovadlo.
Pred použitím dielektrika otestujte dielektrickú pevnosť izolácie.
Kvapalné syntetické dielektriká
Tieto elektroizolačné materiály sú v niektorých ohľadoch lepšie ako ropné oleje. Majú sklon k elektrickému starnutiu, čo negatívne ovplyvňuje vlastnosti pod vplyvom elektrického poľa so zvýšenou intenzitou.
Na vyriešenie tohto problému sú kondenzátory impregnované polárnym tekutým dielektrikom.
Kontrola elektrickej pevnosti je povinným opatrením na výber najefektívnejšieho typu izolátora.
chlórované uhľovodíky
Získávajú sa z rôznych uhľovodíkov nahradením jedného alebo viacerých atómov vodíka chlórom. Najbežnejším typom takýchto dielektrík je chlórovaný bifenyl. Má vysokú viskozitu, má hlavné charakteristiky zodpovedajúce GOST. Elektrická pevnosť tohto izolátora je vyššia ako u iných nepolárnych ropných olejov, preto pri jeho použití je objem kondenzátora takmer polovičný. Medzi výhody chlórovaných bifenylov vyzdvihujeme ich nehorľavosť a nevýhodou je toxicita a vysoká cena.
Z lacných domácich materiálov s vynikajúcimi izolačnými vlastnosťami vyzdvihujeme zmes izobuténu a jeho izomérov (oktol), získanú ako výsledok krakovania ropy.
Prírodné izolátory
Kolofónia,čo je krehká živica získaná zo živice, obsahuje vo svojom zložení organické kyseliny. Dobre sa rozpúšťa v ropných olejoch a používa sa ako tesniace a impregnačné zmesi káblov.
Tenká vrstva rastlinného oleja dopadajúca na povrch materiálu vytvára tenký film, ktorý zvyšuje izolačné vlastnosti dielu.
Príčiny straty elektrickej sily
V tých dielektrikách, ktoré sa používajú v praxi, sú bezplatné poplatky. Keď sa elektróny pohybujú, elektrická vodivosť sa zvyšuje. Keďže existuje málo nábojov, izolátory úspešne prechádzajú týmto testom. Elektrická pevnosť izolátorov určuje hlavné oblasti ich priemyselného použitia.
Izolácia je potrebná na izoláciu prúdu, reguláciu teploty, intenzitu elektrického poľa a ďalšie charakteristiky, ktoré zariadenia a zariadenia majú.
Ak je piezoelektrikum použité ako dielektrikum v kondenzátore, mení pod vplyvom striedavého napätia svoje lineárne charakteristiky, mení sa na generátor ultrazvukových vibrácií.
Záver
Technológia a vlastnosti prevádzky rádioelektronických a elektrických zariadení určujú rôzne požiadavky na parametre dielektrických materiálov.
Izolátory používané na praktické účely majú vo svojom objeme málo elektrónov, takže pri konštantnom napätí prechádzajú minimálnym prúdom, ktorý sa nazýva zvodový prúd.
Ak napätie stúpne,aplikovaný na izoláciu, hodnota intenzity poľa v dielektriku prekročí určitú hodnotu, izolátor stratí svoje elektrické izolačné vlastnosti.
Priechodný prúd, ktorý preteká cez izolátor, sa zvyšuje a jeho odpor klesá, čo spôsobuje skrat elektród.
Tento jav sa nazýva dielektrický prieraz. V prípade, že napätie aplikované na dielektrikum dosiahne kritickú hodnotu, je pozorovaný prudký nárast priechodného prúdu, napätie na elektródach klesá, následkom nevratných zmien sa znižuje elektrický odpor izolantu.
V závislosti od parametrov napájacej a energetickej izolácie vzniká po poruche iskra, ktorá vedie k roztaveniu, horeniu, praskaniu a iným zmenám v dielektriku aj elektródach.
Správnym výberom elektroizolačných materiálov zabezpečíte bezproblémovú prevádzku elektrospotrebičov a technických zariadení.
