Jaká je dielektrická pevnost dielektrika? Pokusme se porozumět tomuto pojmu, identifikovat vlastnosti tohoto indikátoru.
Definice
Dielektrika jsou látky, které nevedou elektřinu dobře nebo úplně. Hodnota hustoty v takové látce nosičů náboje (elektronů) nepřesahuje 108 kusů na centimetr krychlový. Hlavní charakteristikou elektroizolačních materiálů je jejich schopnost polarizace ve vnějším poli. Dielektrika zahrnují plynné látky, různé pryskyřice, sklo a polymerní materiály. Chemicky čistým izolantem je voda.
Dielektrické vlastnosti
Tato skupina zahrnuje pyroelektrika, feroelektrika, relaxory, piezoelektrika. Pasivní a aktivní vlastnosti těchto materiálů jsou aktivně využívány v moderní technologii, proto se jim budeme věnovat podrobněji.
Pasivní vlastnosti izolátorů platí, když jsou použity v konvenčních kondenzátorech.
Elektroizolační materiály jsou dielektrika, která neumožňují ztrátu elektrického náboje. S jejich pomocí je možné oddělit elektrické obvody od sebe, části přístrojů od vodivých částí. V takových situacíchpermitivita nemá žádnou zvláštní roli.
Aktivní (řízená) dielektrika jsou pyroelektrika, feroelektrika, elektroluminofory, materiály pro uzávěry a zářiče v laserové technologii.
Poptávka po dielektrických materiálech se každým rokem zvyšuje. Důvodem je zvýšení kapacity průmyslových podniků a komerčních institucí.
Zvýšenou poptávku po dielektrikách lze navíc vysvětlit nárůstem počtu komunikací a různých elektrických spotřebičů.
V technologii je elektrická pevnost izolátorů zvláště důležitá, spojená s uspořádáním molekul a atomů v krystalové mřížce.
Klasifikace
Za různých podmínek může dielektrický materiál vykazovat různé izolační vlastnosti, které určují rozsah jeho použití. Například dielektrická pevnost se mění s teplotou.
V závislosti na struktuře se rozlišují organické a anorganické elektroizolační materiály.
S rozvojem elektrotechnického průmyslu se rozvíjela i výroba dielektrických materiálů z minerálů. Technologie se v poslední době zlepšila natolik, že bylo možné výrazně snížit náklady na výrobu, v důsledku čehož minerální dielektrika nahradila chemické a přírodní materiály.
Minerální dielektrické materiály
Takové sloučeniny zahrnují:
- Instalace, alkalické, lampa,kondenzátorová skla, sestávající ze směsi různých oxidů. Při výrobě oxidů hliníku, vápníku, křemíku se zvyšuje elektrická pevnost materiálu.
- Skleněné sm alty jsou materiály, u kterých je na kovový povrch nanesena tenká vrstva sm altu.
- Světlovody, které jsou speciálním typem světlovodivého sklolaminátu.
- Keramické předměty.
- Slída.
- Azbest.
Navzdory takové rozmanitosti elektroizolačních materiálů není zdaleka vždy možné nahradit jedno dielektrikum jiným.
Elektrická pevnost izolace je důležitou vlastností, ale není to jediná věc, které je třeba věnovat pozornost při výběru takových materiálů.
Zvláštní pozornost je věnována také tepelným, mechanickým, dalším fyzikálním a chemickým vlastnostem, včetně schopnosti různých druhů zpracování, ceně, dostupnosti materiálů.
Kontrola elektrické pevnosti izolace se provádí za účelem zajištění maximální bezpečnosti provozu přístrojů a zařízení.
Elektroizolační ropné oleje
Transformátorový olej používaný pro výkonové transformátory má v elektrotechnice maximální distribuci mezi kapalné izolační materiály. Vyplňují póry ve vláknité izolaci, vzdálenost mezi vinutími, zvyšují dielektrickou pevnost izolace, podporují odvod tepla. Kromě toho se transformátorový olej aktivně používá ve vysokonapěťových olejových vypínačích. V takových zařízeních mezi divergentníkontakty spínače přeruší elektrický oblouk, v důsledku čehož se obloukový kanál rychle ochladí a zhasne. K získání ropných minerálních elektroizolačních olejů se používá olej, při kterém se provádí jeho stupňovitá destilace s fázovým oddělováním frakce v každém stupni a podrobným čištěním od nečistot kyselinou sírovou s následným praním a sušením.
Elektrická pevnost takového oleje je hodnota, která je velmi citlivá na vlhkost. Již při nepatrné příměsi vody v oleji je pozorován výrazný pokles této fyzikální veličiny. Působením elektrického pole jsou kapky emulgované vody nasávány do míst, kde má intenzita pole maximální hodnotu, v důsledku čehož dochází k průrazu.
Při prudkém poklesu elektrické pevnosti oleje obsahuje nejen molekuly vody, ale také vláknité nečistoty. Absorbují vodu, což výrazně ovlivňuje elektrické vlastnosti kapalného dielektrika.
Kabelové oleje
Používají se při výrobě elektrických silových kabelů. Když je jejich papírová izolace napuštěna oleji, zvyšuje se odvod tepelných ztrát.
Existují různé typy kabelových olejů. Například pro impregnaci silových kabelů z hliníku a olova se používá olej značky KM-25, který má kinematickou viskozitu nejméně 23 milimetrů za sekundu, bod tuhnutí nejvýše 1000 stupňů. Pro zvýšení viskozity oleje se do něj přidává kalafuna popřsyntetické zahušťovadlo.
Před použitím dielektrika otestujte dielektrickou pevnost izolace.
Tekutá syntetická dielektrika
Tyto elektroizolační materiály jsou v některých ohledech lepší než ropné oleje. Mají sklon k elektrickému stárnutí, což negativně ovlivňuje vlastnosti pod vlivem elektrického pole zvýšené intenzity.
Pro vyřešení tohoto problému jsou kondenzátory impregnovány polárním kapalným dielektrikem.
Kontrola elektrické pevnosti je povinným opatřením pro výběr nejúčinnějšího typu izolátoru.
Chlorované uhlovodíky
Získávají se z různých uhlovodíků nahrazením jednoho nebo více atomů vodíku chlorem. Nejběžnějším typem takových dielektrik je chlorovaný bifenyl. Má vysokou viskozitu, má hlavní vlastnosti odpovídající GOST. Elektrická pevnost tohoto izolantu je vyšší než u jiných nepolárních ropných olejů, proto je při jeho použití objem kondenzátoru téměř poloviční. Mezi výhody chlorovaných bifenylů zdůrazňujeme jejich nehořlavost a nevýhodou je toxicita a vysoká cena.
Mezi levné domácí materiály s vynikajícími izolačními vlastnostmi vyzdvihujeme směs isobutenu a jeho izomerů (oktol), získanou jako výsledek krakování oleje.
Přírodní izolanty
kalafuna,což je křehká pryskyřice získaná z pryskyřice, obsahuje ve svém složení organické kyseliny. Dobře se rozpouští v ropných olejích a používá se jako těsnicí a impregnační směsi kabelů.
Tenká vrstva rostlinného oleje dopadající na povrch materiálu vytváří tenký film, který zvyšuje izolační vlastnosti součásti.
Příčiny ztráty elektrické pevnosti
V těch dielektrikách, které se používají v praxi, jsou poplatky zdarma. Jak se elektrony pohybují, elektrická vodivost se zvyšuje. Protože existuje málo nábojů, izolátory úspěšně procházejí tímto testem. Elektrická pevnost izolátorů určuje hlavní oblasti jejich průmyslové aplikace.
Izolace je nezbytná pro proudovou izolaci, regulaci teploty, intenzitu elektrického pole a další vlastnosti, které zařízení a zařízení mají.
Pokud je piezoelektrikum použito jako dielektrikum v kondenzátoru, mění pod vlivem střídavého napětí svou lineární charakteristiku a mění se na generátor ultrazvukových vibrací.
Závěr
Technologie a vlastnosti provozu radioelektronických a elektrických zařízení určují různé požadavky na parametry dielektrických materiálů.
Izolátory používané pro praktické účely mají ve svém objemu málo elektronů, takže při konstantním napětí procházejí minimálním proudem, který se nazývá únikový proud.
Pokud se napětí zvýší,při aplikaci na izolaci hodnota intenzity pole v dielektriku překročí určitou hodnotu, izolátor ztratí své elektrické izolační vlastnosti.
Proud, který protéká izolátorem, se zvyšuje a jeho odpor klesá, což způsobuje zkrat elektrod.
Tento jev se nazývá dielektrický průraz. V případě, že napětí aplikované na dielektrikum dosáhne kritické hodnoty, je pozorován prudký nárůst průchozího proudu, napětí na elektrodách klesá, v důsledku nevratných změn se snižuje elektrický odpor izolátoru.
V závislosti na parametrech výkonové a energetické izolace dochází po poruše k jiskření, které vede k roztavení, hoření, praskání a dalším změnám v dielektriku i elektrodách.
Správným výběrem elektroizolačních materiálů zajistíte bezproblémový provoz elektrických spotřebičů a technických zařízení.
