Abans de considerar els mecanismes de descomposició dels dielèctrics, intentem esbrinar les característiques d'aquests materials. Els materials aïllants elèctrics són substàncies que permeten aïllar parts d'equips elèctrics o elements de circuits que tenen potencials elèctrics diferents.
Característiques dels materials
En comparació amb els materials conductors, els aïllants tenen una resistència elèctrica significativament més alta. Una propietat típica d'aquests materials és la creació de camps elèctrics potents, així com l'acumulació d'energia. Aquesta propietat s'utilitza àmpliament en condensadors.
Classificació
Segons l'estat d'agregació, tots els materials aïllants elèctrics es divideixen en líquids, gasosos i sòlids. El més gran és l'últim grup de dielèctrics. Aquests inclouen plàstics, ceràmiques i materials d' alt polímer.
Depenent de la composició química, els materials aïllants elèctrics es divideixen en inorgànics i orgànics.
El carboni actua com el principal element químic en els aïllants orgànics. Les temperatures màximes suportenmaterials inorgànics: ceràmica, mica.
Segons el mètode d'obtenció de dielèctrics, s'acostuma a dividir-los en sintètics i naturals (naturals). Cada tipus té unes característiques determinades. Actualment, les substàncies sintètiques són un gran grup.
Els materials dielèctrics sòlids es subdivideixen en subcategories separades segons l'estructura, la composició i les característiques tecnològiques dels materials. Per exemple, hi ha aïllants de cera, ceràmica, minerals i pel·lícules.
Tots aquests materials es caracteritzen per la conductivitat elèctrica. Amb el temps, aquestes substàncies mostren un canvi en el valor actual a causa d'una disminució del corrent d'absorció. A partir d'un moment determinat en el material aïllant elèctric només hi ha un corrent de conducció, del valor del qual depenen les propietats d'aquest material.
Funcions del procés
Si la intensitat del camp elèctric és superior al límit de força elèctrica, es produeix una ruptura dielèctrica. Aquest és el procés de la seva destrucció. Condueix a la pèrdua en el lloc d'avaria per aquest material de les seves característiques inicials d'aïllament elèctric.
La tensió d'avaria és el valor al qual es produeix una avaria dielèctrica.
La força dielèctrica es caracteritza pel valor de la intensitat del camp.
La ruptura dels dielèctrics sòlids és un procés elèctric o tèrmic. Es basa en fenòmens que condueixen a un augment de la allau dels materials aïllants sòlids del valorcorrent elèctric.
La descomposició dels dielèctrics sòlids té trets característics:
- absència o dependència feble de la temperatura i la tensió del valor de conductivitat;
- resistència elèctrica d'un material en un camp uniforme, independentment del gruix del material dielèctric utilitzat;
- límits estrets de resistència mecànica;
- primer, el corrent augmenta de manera exponencial i les ruptures dels dielèctrics sòlids van acompanyades d'un augment brusc del corrent;
- en un camp no homogeni, aquest procés es produeix en un lloc amb una intensitat de camp màxima.
Avaria tèrmica
Apareix quan hi ha grans pèrdues dielèctriques, quan el material s'escalfa per altres fonts de calor, quan l'energia tèrmica s'elimina malament. Aquesta ruptura del dielèctric va acompanyada d'un augment del corrent elèctric com a resultat d'una forta disminució de la resistència a la zona on es veu afectada la conducció de calor. S'observa un procés similar fins que es produeix la destrucció tèrmica completa del dielèctric al lloc debilitat. Per exemple, el material aïllant elèctric sòlid original es fon.
Signes
La ruptura dielèctrica té trets característics:
- es produeix en un lloc d'eliminació de calor de mala qualitat al medi ambient;
- la tensió d'avaria disminueix amb l'augment de la temperatura ambient;
- La força elèctrica és inversament proporcional al gruix del dielèctriccapa.
Característiques generals
Caracteritzem els principals tipus d'avaria dels dielèctrics. L'essència del procés rau en la pèrdua de material aïllant elèctric de les seves característiques quan es supera el valor crític de la intensitat del camp elèctric. Hi ha diversos tipus d'aquest procés:
- avaria elèctrica del dielèctric;
- procés tèrmic;
- envelliment electroquímic.
La variant elèctrica es produeix com a resultat de la ionització per impacte per electrons negatius, que apareixen en un camp elèctric potent. Aquest procés s'acompanya d'un fort augment de la densitat de corrent.
La raó del procés tèrmic en l'aïllant és un augment de la quantitat de calor generada pel sistema a causa dels efectes de la conductivitat elèctrica o com a conseqüència de les pèrdues dielèctriques. El resultat d'aquesta avaria és la destrucció tèrmica del material aïllant elèctric.
Quan la tensió de ruptura dels dielèctrics canvia, es produeixen transformacions en l'estructura del material elèctric aïllant i també canvia la composició química del dielèctric. Com a resultat, s'observa una disminució irreversible de la resistència d'aïllament. En aquest cas, es produeix un envelliment elèctric del dielèctric.
En un medi gasós
Com es produeix la ruptura dels dielèctrics gasosos? A causa de la radiació còsmica i radioactiva, hi ha un petit nombre de partícules carregades als buits d'aire. Hi ha una acceleració d'electrons negatius al camp, com a resultat de la qual adquireixen energia addicional, el valor de la qual depèn directament de la intensitat del camp ilongitud mitjana del recorregut de la partícula abans de la col·lisió. A un valor d'intensitat important, s'observa un augment del flux d'electrons, que provoca una ruptura de la bretxa. Aquest procés està influenciat per diversos factors. El més important d'ells és l'opció de camp. Hi ha una relació directa entre la força elèctrica del gas i la pressió i la temperatura.
Líquid mitjà
La ruptura dels dielèctrics líquids està relacionada amb la puresa del material aïllant elèctric. Hi ha tres graus:
- contingut d'impureses mecàniques sòlides i aigua d'emulsió al dielèctric;
- neteja tècnicament;
- netejat i desgasificat a fons.
En dielèctrics líquids netejats amb cura, només hi ha una versió elèctrica de l'avaria. A causa de la diferència significativa en les densitats del líquid i del gas, la longitud del camí dels electrons disminueix, la qual cosa comporta un augment de la tensió de ruptura.
A la indústria de l'energia elèctrica moderna, s'utilitzen tipus de dielèctrics líquids tècnicament purs, només es permet una lleugera presència d'impureses.
S'ha de tenir en compte que fins i tot la quantitat mínima d'aigua d'emulsió en el material aïllant elèctric líquid provoca una forta reducció de la força elèctrica.
Per tant, la rigidesa dielèctrica i la ruptura dels dielèctrics són magnituds relacionades. Considerem el mecanisme de descomposició en un medi líquid. Les gotes d'aigua d'emulsió es polaritzan en un camp elèctric, després cauen a l'espai entre els elèctrodes polars. Aquí es deformen, es fusionen i es formen ponts,amb poca resistència elèctrica. És sobre ells on es produeix la prova. L'aparició de ponts provoca una reducció important de la força de l'oli.
Característiques dels materials aïllants elèctrics
Els tipus de ruptura considerats dels dielèctrics sòlids han trobat la seva aplicació en l'enginyeria elèctrica moderna.
Entre els materials dielèctrics líquids i semilíquids que s'utilitzen actualment en tecnologia, olis de transformadors i condensadors, així com fluids sintètics: sovtol, sovol.
Els olis minerals s'obtenen de la destil·lació fraccionada del petroli cru. Entre els seus tipus individuals hi ha diferències en la viscositat i les característiques elèctriques.
Per exemple, els olis de cables i condensadors són molt refinats, de manera que tenen excel·lents característiques dielèctriques. Els líquids sintètics no inflamables són el sovtol i el sovol. Per obtenir el primer, es realitza una reacció de cloració del difenil cristal·lí. Aquest líquid viscós transparent és tòxic i pot irritar la membrana mucosa, per tant, quan es treballa amb aquest dielèctric, cal tenir cura de les precaucions.
Sovtol és una barreja de triclorobènzè i sovol, per la qual cosa aquest material aïllant elèctric es caracteritza per una viscositat més baixa.
Ambdós fluids sintètics s'utilitzen per impregnar condensadors de paper moderns instal·lats en dispositius industrials de corrent continu i alterna.
EcològicaEls materials dielèctrics d' alt polímer estan formats per moltes molècules de monòmers. L'ambre, cautxú natural, té característiques dielèctriques elevades.
Els materials cerosos com la ceresina i la parafina tenen un punt de fusió diferent. Aquests dielèctrics tenen una estructura policristalina.
En l'enginyeria elèctrica moderna, els plàstics, que són materials compostos, tenen una demanda. Contenen polímers, resines, colorants, agents estabilitzants, així com components plastificants. Segons la seva relació amb la calor, es classifiquen en materials termoplàstics i termoestables.
Per treballar a l'aire s'utilitza cartró elèctric, que té una estructura més densa que el material convencional.
Dentre els materials aïllants elèctrics en capes amb característiques dielèctriques destaquem el textolita, getinaks, fibra de vidre. Aquests laminats, que utilitzen resines de silicona o resol com a aglutinant, són excel·lents dielèctrics.
Causes del fenomen
Hi ha diverses raons per a la ruptura dels dielèctrics. Per tant, encara no hi ha una teoria universal que expliqui completament aquest procés físic. Independentment de l'opció d'aïllament, en cas d'avaria, es forma un canal de conductivitat especial, la magnitud del qual provoca un curtcircuit en aquest dispositiu elèctric. Quines són les conseqüències d'aquest procés? Hi ha una alta probabilitat d'una emergència, com a conseqüència de la qual cosael dispositiu elèctric quedarà fora de servei.
Depenent del sistema d'aïllament, l'avaria pot tenir diferents manifestacions. Per als dielèctrics sòlids, el canal manté una conductivitat significativa fins i tot després que el corrent s'apaga. Els materials aïllants elèctrics gasosos i líquids es caracteritzen per una gran mobilitat dels electrons carregats. Per tant, hi ha una restauració instantània del canal d'avaria a causa d'un canvi de tensió.
En els líquids, la descomposició és causada per diversos processos. En primer lloc, es formen deshomogeneïtats òptiques a l'espai entre els elèctrodes, en aquests llocs el líquid perd la seva transparència. A. La teoria de Gemant considera la ruptura d'un dielèctric líquid com una emulsió. Segons els càlculs realitzats pels científics, a causa de l'acció d'un camp elèctric, les gotes d'humitat prenen la forma d'un dipol allargat. En el cas d'una intensitat de camp elevada, es combinen, la qual cosa contribueix a la descàrrega al canal format.
En realitzar nombrosos experiments, es va trobar que si hi ha un gas al líquid, amb un fort augment de la tensió, apareixeran bombolles abans de la ruptura. Al mateix temps, la tensió de ruptura d'aquests líquids disminueix amb la disminució de la pressió o amb l'augment de la temperatura.
Conclusió
Els materials dielèctrics moderns estan millorant a mesura que es desenvolupa la indústria elèctrica. En l'actualitat, la tecnologia per crear diversos tipus de dielèctrics s'ha modernitzat de tal manera que és possible crear dielèctrics econòmics amb un alt rendiment.
EntreEls materials més demandats amb les característiques corresponents són d'especial interès per al vidre i els esm alts de vidre. Instal·lació, alcalina, làmpada, condensador, altres tipus d'aquest material són substàncies d'estructura amorfa. Quan s'afegeixen òxids de calci i d'alumini a la mescla, és possible millorar les propietats dielèctriques del material i reduir la probabilitat d'avaria.
Els esm alts de vidre són materials en els quals es diposita una fina capa de vidre sobre la superfície metàl·lica. Aquesta tecnologia ofereix una protecció fiable contra la corrosió.
Tots els materials amb característiques d'aïllament elèctric s'utilitzen àmpliament en la tecnologia moderna. Si s'evita l'avaria dielèctrica a temps, és molt possible evitar danys als equips cars.
