Sebelum mempertimbangkan mekanisme pecahan dielektrik, mari cuba ketahui ciri-ciri bahan ini. Bahan penebat elektrik ialah bahan yang membolehkan anda mengasingkan bahagian peralatan elektrik atau elemen litar yang mempunyai potensi elektrik yang berbeza.
Ciri bahan
Berbanding dengan bahan konduktif, penebat mempunyai rintangan elektrik yang jauh lebih tinggi. Sifat tipikal bahan ini ialah penciptaan medan elektrik yang kuat, serta pengumpulan tenaga. Sifat ini digunakan secara meluas dalam kapasitor.
Klasifikasi
Mengikut keadaan pengagregatan, semua bahan penebat elektrik dibahagikan kepada cecair, gas, pepejal. Yang terbesar ialah kumpulan terakhir dielektrik. Ini termasuk plastik, seramik, bahan polimer tinggi.
Bergantung kepada komposisi kimia, bahan penebat elektrik dibahagikan kepada bukan organik dan organik.
Karbon bertindak sebagai unsur kimia utama dalam penebat organik. Suhu maksimum tahanbahan bukan organik: seramik, mika.
Bergantung kepada kaedah mendapatkan dielektrik, adalah kebiasaan untuk membahagikannya kepada sintetik dan semula jadi (semula jadi). Setiap jenis mempunyai ciri-ciri tertentu. Pada masa ini, bahan sintetik adalah kumpulan besar.
Bahan dielektrik pepejal dibahagikan lagi kepada subkategori berasingan mengikut struktur, komposisi, ciri teknologi bahan. Contohnya, terdapat lilin, seramik, mineral, penebat filem.
Semua bahan ini dicirikan oleh kekonduksian elektrik. Dari masa ke masa, bahan tersebut menunjukkan perubahan dalam nilai semasa disebabkan oleh penurunan dalam arus penyerapan. Dari saat tertentu dalam bahan penebat elektrik hanya terdapat arus pengaliran, pada nilai yang bergantung pada sifat bahan ini.
Ciri Proses
Jika kekuatan medan elektrik lebih besar daripada had kekuatan elektrik, kerosakan dielektrik berlaku. Inilah proses pemusnahannya. Ia membawa kepada kehilangan di tempat kerosakan oleh bahan tersebut ciri-ciri penebat elektrik awalnya.
Voltan pecah ialah nilai di mana kerosakan dielektrik berlaku.
Kekuatan dielektrik dicirikan oleh nilai kekuatan medan.
Pecahan dielektrik pepejal ialah proses elektrik atau haba. Ia berdasarkan fenomena yang membawa kepada peningkatan runtuhan salji dalam bahan penebat pepejal nilainyaarus elektrik.
Pecahan dielektrik pepejal mempunyai ciri ciri:
- ketiadaan atau pergantungan yang lemah pada suhu dan voltan nilai kekonduksian;
- kekuatan elektrik bahan dalam medan seragam, tanpa mengira ketebalan bahan dielektrik yang digunakan;
- had sempit kekuatan mekanikal;
- pertama, arus meningkat secara eksponen, dan pecahan dielektrik pepejal disertai dengan peningkatan arus secara mendadak;
- dalam medan yang tidak homogen, proses ini berlaku di tempat dengan kekuatan medan maksimum.
Kerosakan terma
Ia kelihatan apabila terdapat kehilangan dielektrik yang besar, apabila bahan dipanaskan oleh sumber haba lain, apabila tenaga haba dialihkan dengan buruk. Pecahan dielektrik sedemikian disertai dengan peningkatan arus elektrik akibat penurunan mendadak dalam rintangan di kawasan di mana pengaliran haba terjejas. Proses yang sama diperhatikan sehingga pemusnahan haba sepenuhnya dielektrik berlaku di tempat yang lemah. Contohnya, bahan penebat elektrik pepejal asal akan cair.
Tanda
Pecahan dielektrik mempunyai ciri ciri:
- berlaku di tempat penyingkiran haba berkualiti rendah ke persekitaran;
- voltan kerosakan berkurangan dengan peningkatan suhu ambien;
- kekuatan elektrik adalah berkadar songsang dengan ketebalan dielektriklapisan.
Ciri umum
Mari kita cirikan jenis pecahan utama dielektrik. Intipati proses terletak pada kehilangan bahan penebat elektrik ciri-cirinya apabila nilai kritikal kekuatan medan elektrik melebihi. Terdapat beberapa jenis proses ini:
- pecahan elektrik dielektrik;
- proses terma;
- penuaan elektrokimia.
Varian elektrik berlaku akibat pengionan hentaman oleh elektron negatif, muncul dalam medan elektrik yang kuat. Proses ini disertai dengan peningkatan mendadak dalam ketumpatan arus.
Sebab proses terma dalam penebat adalah peningkatan jumlah haba yang dihasilkan oleh sistem akibat kesan kekonduksian elektrik atau akibat kehilangan dielektrik. Hasil daripada kerosakan sedemikian ialah pemusnahan haba bahan penebat elektrik.
Apabila voltan pecahan dielektrik berubah, transformasi berlaku dalam struktur bahan penebat elektrik, dan komposisi kimia dielektrik juga berubah. Akibatnya, penurunan tidak dapat dipulihkan dalam rintangan penebat diperhatikan. Dalam kes ini, penuaan elektrik dielektrik berlaku.
Dalam medium gas
Bagaimanakah pecahan dielektrik gas berlaku? Disebabkan oleh sinaran kosmik dan radioaktif, terdapat sebilangan kecil zarah bercas dalam celah udara. Terdapat pecutan elektron negatif di medan, akibatnya mereka memperoleh tenaga tambahan, nilai yang secara langsung bergantung pada kekuatan medan danmin panjang laluan zarah sebelum perlanggaran. Pada nilai keamatan yang ketara, peningkatan dalam aliran elektron diperhatikan, yang menyebabkan pecahan jurang. Proses ini dipengaruhi oleh beberapa faktor. Yang paling penting ialah pilihan medan. Terdapat hubungan langsung antara kekuatan elektrik gas dan tekanan serta suhu.
Sederhana cecair
Pecahan dielektrik cecair adalah berkaitan dengan ketulenan bahan penebat elektrik. Terdapat tiga darjah:
- kandungan kekotoran mekanikal pepejal dan air emulsi dalam dielektrik;
- bersih secara teknikal;
- dibersihkan dan dinyahgas dengan teliti.
Dalam dielektrik cecair yang dibersihkan dengan teliti, hanya terdapat versi kerosakan elektrik. Disebabkan oleh perbezaan ketara dalam ketumpatan cecair dan gas, panjang laluan elektron berkurangan, yang membawa kepada peningkatan voltan pecahan.
Dalam industri kuasa elektrik moden, jenis dielektrik cecair tulen secara teknikal digunakan, hanya kehadiran sedikit kekotoran di dalamnya dibenarkan.
Ia mesti diambil kira bahawa walaupun jumlah minimum air emulsi dalam bahan penebat elektrik cecair menyebabkan pengurangan kuat dalam kekuatan elektrik.
Oleh itu, kekuatan dielektrik dan pecahan dielektrik adalah kuantiti yang berkaitan. Mari kita pertimbangkan mekanisme pecahan dalam medium cecair. Titisan air emulsi dipolarisasi dalam medan elektrik, kemudian ia jatuh ke dalam ruang antara elektrod kutub. Di sini mereka cacat, digabungkan, dan jambatan terbentuk,dengan sedikit rintangan elektrik. Pada merekalah ujian itu berlaku. Kemunculan jambatan menyebabkan pengurangan ketara dalam kekuatan minyak.
Ciri-ciri bahan penebat elektrik
Jenis pecahan dielektrik pepejal yang dipertimbangkan telah menemui aplikasinya dalam kejuruteraan elektrik moden.
Antara bahan dielektrik cecair dan separa cecair yang kini digunakan dalam teknologi, minyak transformer dan kapasitor, serta cecair sintetik: sovtol, sovol.
Minyak mineral diperoleh daripada penyulingan pecahan minyak mentah. Antara jenis individu mereka terdapat perbezaan dalam kelikatan, ciri elektrik.
Sebagai contoh, minyak kabel dan kapasitor sangat ditapis, jadi ia mempunyai ciri dielektrik yang sangat baik. Cecair sintetik tidak mudah terbakar ialah sovtol dan sovol. Untuk mendapatkan yang pertama, tindak balas pengklorinan difenil kristal dijalankan. Cecair likat lutsinar ini adalah toksik dan boleh merengsakan membran mukus, oleh itu, apabila bekerja dengan dielektrik sedemikian, langkah berjaga-jaga mesti dipatuhi dengan teliti.
Sovtol ialah campuran trichlorobenzene dan sovol, jadi bahan penebat elektrik ini dicirikan oleh kelikatan yang lebih rendah.
Kedua-dua cecair sintetik digunakan untuk menghamili kapasitor kertas moden yang dipasang dalam peranti AC dan DC industri.
Organikbahan dielektrik polimer tinggi terdiri daripada banyak molekul monomer. Ambar, getah asli, mempunyai ciri dielektrik yang tinggi.
Bahan berlilin seperti ceresin dan parafin mempunyai takat lebur yang berbeza. Dielektrik sedemikian mempunyai struktur polihabluran.
Dalam kejuruteraan elektrik moden, plastik, yang merupakan bahan komposit, adalah dalam permintaan. Ia mengandungi polimer, resin, pewarna, agen penstabil, serta komponen pemplastikan. Mengikut hubungannya dengan haba, ia dikelaskan kepada bahan termoplastik dan termoset.
Untuk kerja di udara, kadbod elektrik digunakan, yang mempunyai struktur lebih padat berbanding bahan konvensional.
Antara bahan penebat elektrik berlapis dengan ciri dielektrik, kami menyerlahkan textolite, getinaks, gentian kaca. Laminasi ini, yang menggunakan silikon atau resin resole sebagai pengikat, adalah dielektrik yang sangat baik.
Punca fenomena
Terdapat pelbagai sebab untuk pecahan dielektrik. Oleh itu, masih tiada teori universal yang akan menjelaskan sepenuhnya proses fizikal ini. Terlepas dari pilihan penebat, sekiranya berlaku kerosakan, saluran kekonduksian khas terbentuk, magnitud yang membawa kepada litar pintas dalam peranti elektrik ini. Apakah akibat daripada proses sedemikian? Terdapat kebarangkalian tinggi berlaku kecemasan, akibatnyaperanti elektrik akan dikeluarkan daripada perkhidmatan.
Bergantung pada sistem penebat, pecahan mungkin mempunyai manifestasi yang berbeza. Untuk dielektrik pepejal, saluran mengekalkan kekonduksian yang ketara walaupun selepas arus dimatikan. Bahan penebat elektrik gas dan cecair dicirikan oleh mobiliti tinggi elektron bercas. Oleh itu, terdapat pemulihan serta-merta saluran kerosakan akibat perubahan voltan.
Dalam cecair, kerosakan disebabkan oleh pelbagai proses. Pertama, ketidakhomogenan optik terbentuk di ruang antara elektrod, di tempat ini cecair kehilangan ketelusannya. A. Teori Gemant menganggap pecahan dielektrik cecair sebagai emulsi. Menurut pengiraan yang dijalankan oleh saintis, disebabkan oleh tindakan medan elektrik, titisan kelembapan mengambil bentuk dipol memanjang. Dalam kes kekuatan medan yang tinggi, ia bergabung, yang menyumbang kepada pelepasan dalam saluran yang terbentuk.
Apabila menjalankan banyak eksperimen, didapati bahawa jika terdapat gas dalam cecair, maka dengan peningkatan mendadak dalam voltan, gelembung akan muncul sebelum pecah. Pada masa yang sama, voltan pecahan cecair tersebut berkurangan dengan penurunan tekanan atau dengan peningkatan suhu.
Kesimpulan
Bahan dielektrik moden bertambah baik apabila industri elektrik berkembang. Pada masa ini, teknologi untuk mencipta pelbagai jenis dielektrik telah dimodenkan sehingga memungkinkan untuk mencipta dielektrik yang murah dengan prestasi tinggi.
AntaraBahan yang paling dituntut dengan ciri-ciri yang sepadan amat menarik minat kaca dan enamel kaca. Pemasangan, alkali, lampu, kapasitor, jenis lain bahan ini adalah bahan struktur amorf. Apabila kalsium dan aluminium oksida ditambah kepada campuran, adalah mungkin untuk meningkatkan sifat dielektrik bahan dan mengurangkan kemungkinan kerosakan.
Enamel kaca ialah bahan di mana lapisan kaca nipis dimendapkan pada permukaan logam. Teknologi ini menyediakan perlindungan yang boleh dipercayai terhadap kakisan.
Semua bahan dengan ciri penebat elektrik digunakan secara meluas dalam teknologi moden. Jika kerosakan dielektrik dihalang tepat pada masanya, adalah mungkin untuk mengelakkan kerosakan pada peralatan mahal.
