Mikä on eristeen dielektrinen lujuus? Yritetään ymmärtää tämä termi, tunnistaa tämän indikaattorin ominaisuudet.
Määritelmät
Dielektrit ovat aineita, jotka eivät johda sähköä hyvin tai täysin. Varauksenkuljettajien (elektronien) tiheyden arvo tällaisessa aineessa ei ylitä 108 kappaletta kuutiosenttimetriä kohti. Sähköeristysmateriaalien pääominaisuus on niiden kyky polarisoitua ulkoisessa kentässä. Eristeitä ovat kaasumaiset aineet, erilaiset hartsit, lasi ja polymeeriset materiaalit. Kemiallisesti puhdas eriste on vettä.
Dielektriset ominaisuudet
Tähän ryhmään kuuluvat pyrosähköiset, ferrosähköiset, relaksorit ja pietsosähköiset aineet. Tällaisten materiaalien passiivisia ja aktiivisia ominaisuuksia käytetään aktiivisesti nykytekniikassa, joten käsittelemme niitä tarkemmin.
Eristimien passiiviset ominaisuudet ovat voimassa, kun niitä käytetään tavanomaisissa kondensaattoreissa.
Sähköiset eristysmateriaalit ovat eristeitä, jotka eivät salli sähkövarausten häviämistä. Niiden avulla on mahdollista erottaa sähköpiirit toisistaan, laitteiden osat johtavista osista. Tällaisissa tilanteissapermittiivisyydellä ei ole erityistä roolia.
Aktiiviset (ohjatut) dielektriset aineet ovat pyrosähköisiä, ferrosähköisiä, elektroluminoforeja, materiaaleja ikkunaluukkuihin ja säteilijöihin lasertekniikassa.
Dielektristen materiaalien kysyntä kasvaa joka vuosi. Syynä on teollisuusyritysten ja kaupallisten laitosten kapasiteetin kasvu.
Lisäksi eristeiden lisääntynyt kysyntä selittyy tietoliikenteen ja erilaisten sähkölaitteiden määrän lisääntymisellä.
Teknologiassa eristeiden sähköinen lujuus on erityisen tärkeä, mikä liittyy molekyylien ja atomien sijoittumiseen kidehilassa.
Luokittelu
Eriolosuhteissa dielektrisellä materiaalilla voi olla erilaisia eristysominaisuuksia, mikä määrää sen käyttöalueen. Esimerkiksi dielektrisyys muuttuu lämpötilan mukaan.
Rakenteesta riippuen erotetaan orgaaniset ja epäorgaaniset sähköeristysmateriaalit.
Sähköteollisuuden kehittyessä dielektristen materiaalien tuotanto mineraaleista kehittyi. Tekniikka on viime aikoina kehittynyt niin paljon, että tuotantokustannuksia on pystytty alentamaan merkittävästi, minkä seurauksena mineraalieristeet ovat korvanneet kemialliset ja luonnonmateriaalit.
Mineraaliset dielektriset materiaalit
Tällaisia yhdisteitä ovat:
- Asennus, alkalilamppu,kondensaattorilasit, jotka koostuvat eri oksidien seoksesta. Valmistettaessa alumiinin, kalsiumin, piin oksideja materiaalin sähkölujuus kasvaa.
- Lasiemaalit ovat materiaaleja, joissa ohut emalikerros levitetään metallipinnalle.
- Valonohjaimet, jotka ovat valoajohtavien lasikuitujen erikoistyyppiä.
- Keraamiset esineet.
- Mica.
- Asbesti.
Sähköeristysmateriaalien moninaisuudesta huolimatta ei ole läheskään aina mahdollista korvata yhtä eristettä toisella.
Eristyksen sähköinen lujuus on tärkeä ominaisuus, mutta se ei ole ainoa asia, johon on kiinnitettävä huomiota valittaessa tällaisia materiaaleja.
Erityistä huomiota kiinnitetään myös lämpö-, mekaanisiin, muihin fysikaalisiin ja kemiallisiin ominaisuuksiin, mukaan lukien kyky erilaisiin prosessointiin, kustannukset, materiaalien saatavuus.
Eristyksen sähköisen lujuuden tarkastus suoritetaan, jotta varmistetaan instrumenttien ja laitteiden toiminnan maksimaalinen turvallisuus.
Sähköä eristävät öljyöljyt
Tehomuuntajissa käytetyllä muuntajaöljyllä on suurin sähkötekniikan jakautuminen nestemäisten eristysmateriaalien joukossa. Ne täyttävät kuitueristeen huokoset, käämien välisen etäisyyden, lisäävät eristeen dielektristä lujuutta, edistävät lämmönpoistoa. Lisäksi muuntajaöljyä käytetään aktiivisesti suurjänniteöljykatkaisimissa. Tällaisissa laitteissa erilaisten välilläkytkimen koskettimet rikkovat sähkökaaren, minkä seurauksena kaarikanava jäähtyy ja sammuu nopeasti. Maaöljymineraalisten sähköeristysöljyjen saamiseksi käytetään öljyä, jonka vaiheittainen tislaus suoritetaan erottamalla fraktio vaiheittain kussakin vaiheessa ja puhdistamalla yksityiskohtaisesti epäpuhtauksista rikkihapolla, mitä seuraa pesu ja kuivaus.
Tällaisen öljyn sähkölujuus on arvo, joka on erittäin herkkä kosteudelle. Jopa vähäisellä veden sekoituksella öljyssä havaitaan tämän fysikaalisen määrän merkittävä väheneminen. Sähkökentän vaikutuksesta imeytyy emulgoituneen veden pisaroita paikkoihin, joissa kentänvoimakkuudella on maksimiarvo, minkä seurauksena syntyy hajoaminen.
Öljyn sähköisen lujuuden jyrkän laskun myötä se ei sisällä vain vesimolekyylejä, vaan myös kuituisia epäpuhtauksia. Ne imevät vettä, mikä vaikuttaa merkittävästi nestemäisen eristeen sähköisiin ominaisuuksiin.
Kaapeliöljyt
Niitä käytetään sähkökaapeleiden valmistuksessa. Kun niiden paperieriste kyllästetään öljyllä, lämpöhäviöiden poisto lisääntyy.
Kaapeliöljyjä on erilaisia. Esimerkiksi alumiini- ja lyijyvaippojen voimakaapeleiden kyllästämiseen käytetään KM-25-merkkistä öljyä, jonka kinemaattinen viskositeetti on vähintään 23 millimetriä sekunnissa, jähmepiste enintään 1000 astetta. Öljyn viskositeetin lisäämiseksi siihen lisätään hartsia taisynteettinen sakeutusaine.
Testa eristeen dielektrinen lujuus ennen eristeen käyttöä.
Nestemäiset synteettiset dielektrit
Nämä sähköeristysmateriaalit ovat joissakin suhteissa parempia kuin öljyöljyt. Niillä on taipumus sähköiseen vanhenemiseen, mikä vaikuttaa negatiivisesti ominaisuuksiin lisääntyneen intensiteetin sähkökentän vaikutuksesta.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi kondensaattorit kyllästetään polaarisella nestemäisellä eristeellä.
Sähkövoimakkuuden tarkistaminen on pakollinen toimenpide tehokkaimman eristintyypin valitsemiseksi.
Klooratut hiilivedyt
Ne saadaan erilaisista hiilivedyistä korvaamalla yksi tai useampi vetyatomi kloorilla. Yleisin tällaisten dielektristen aineiden tyyppi on kloorattu bifenyyli. Sillä on korkea viskositeetti, sen pääominaisuudet vastaavat GOST:ia. Tämän eristimen sähkölujuus on korkeampi kuin muiden ei-polaaristen öljyöljyjen, joten sitä käytettäessä kondensaattorin tilavuus lähes puolittuu. Kloorattujen bifenyylien eduista korostamme niiden palamattomuutta, ja haittoja ovat myrkyllisyys ja korkea hinta.
Halvoista kotimaisista materiaaleista, joilla on erinomaiset eristysominaisuudet, korostamme isobuteenin ja sen isomeerien (oktoli) seosta, joka on saatu öljykrakkauksen seurauksena.
Luonnolliset eristeet
hartsi,joka on hartsista saatu hauras hartsi, joka sisältää koostumuksessaan orgaanisia happoja. Se liukenee hyvin öljyöljyihin ja sitä käytetään tiivistys- ja kyllästysaineina.
Materiaalin pinnalle putoava ohut kerros kasviöljyä muodostaa ohuen kalvon, mikä parantaa osan eristysominaisuuksia.
Sähkövoiman menetyksen syyt
Käytännössä käytetyissä eristeissä on ilmaisia maksuja. Elektronien liikkuessa sähkönjohtavuus kasvaa. Koska varauksia on vähän, eristimet läpäisivät tämän testin. Eristeiden sähköinen lujuus määrää niiden teollisen sovelluksen pääalueet.
Eristys on tarpeen virran eristämiseksi, lämpötilan säätelyn, sähkökentän voimakkuuden ja muiden laitteiden ja laitteiden ominaisuuksien vuoksi.
Jos pietsosähköä käytetään kondensaattorin eristeenä, se muuttaa lineaarisia ominaisuuksiaan vaihtojännitteen vaikutuksesta, muuttuu ultraäänivärähtelyjen generaattoriksi.
Johtopäätös
Radioelektroniikka- ja sähkölaitteiden tekniikka ja toiminnan ominaisuudet määräävät erilaisia vaatimuksia dielektristen materiaalien parametreille.
Käytännöllisiin tarkoituksiin käytettävien eristeiden tilavuudessa on vähän elektroneja, joten vakiojännitteellä ne läpäisevät vähimmäisvirran, jota kutsutaan vuotovirraksi.
Jos jännite nousee,Eristettä käytettäessä eristeen kentänvoimakkuuden arvo ylittää tietyn arvon, eriste menettää sähköiset eristysominaisuudet.
Läpivirta, joka virtaa eristeen läpi, kasvaa ja sen vastus pienenee, mikä aiheuttaa elektrodien oikosulun.
Tätä ilmiötä kutsutaan dielektriseksi hajoamiseksi. Siinä tapauksessa, että eristeeseen syötetty jännite saavuttaa kriittisen arvon, havaitaan läpimenovirran jyrkkä nousu, elektrodien jännite laskee, peruuttamattomien muutosten seurauksena eristeen sähkövastus pienenee.
Teho- ja energiaeristyksen parametreista riippuen rikkoontumisen jälkeen syntyy kipinä, joka johtaa sulamiseen, palamiseen, halkeamiseen ja muihin muutoksiin sekä dielektrissä että elektrodeissa.
Oikealla sähköeristysmateriaalien valinnalla voit varmistaa sähkölaitteiden ja teknisten laitteiden moitteettoman toiminnan.