Mis on dielektriku dielektriline tugevus? Proovime seda terminit mõista, et teha kindlaks selle indikaatori omadused.
Definitsioonid
Dielektrikud on ained, mis ei juhi elektrit hästi ega täielikult. Sellises aines laengukandjate (elektronide) tiheduse väärtus ei ületa 108 tükki kuupsentimeetri kohta. Elektriisolatsioonimaterjalide peamine omadus on nende võime polariseeruda välisväljas. Dielektrikute hulka kuuluvad gaasilised ained, erinevad vaigud, klaas ja polümeersed materjalid. Keemiliselt puhas isolaator on vesi.
Dielektrilised omadused
Sellesse rühma kuuluvad püroelektrikud, ferroelektrikud, lõdvestajad ja piesoelektrikud. Selliste materjalide passiivseid ja aktiivseid omadusi kasutatakse aktiivselt kaasaegses tehnoloogias, seega peatume nendel üksikasjalikum alt.
Isolaatorite passiivsed omadused kehtivad siis, kui neid kasutatakse tavalistes kondensaatorites.
Elektrisolatsioonimaterjalid on dielektrikud, mis ei võimalda elektrilaengute kadumist. Nende abiga on võimalik eraldada üksteisest elektriahelaid, seadmete osi juhtivatest osadest. Sellistes olukordadeslubatavusel pole erilist rolli.
Aktiivsed (kontrollitud) dielektrikud on püroelektrikud, ferroelektrikud, elektroluminofoorid, lasertehnoloogia aknaluukide ja emitterite materjalid.
Nõudlus dielektriliste materjalide järele kasvab igal aastal. Põhjuseks on tööstusettevõtete ja kaubandusasutuste võimekuse kasv.
Lisaks võib suurenenud nõudlust dielektrikute järele seletada side ja erinevate elektriseadmete arvu kasvuga.
Tehnoloogias on isolaatorite elektriline tugevus eriti oluline, mis on seotud molekulide ja aatomite paigutusega kristallvõres.
Klassifikatsioon
Erinevates tingimustes võivad dielektrilisel materjalil olla erinevad isolatsiooniomadused, mis määrab selle kasutusala. Näiteks dielektriline tugevus muutub koos temperatuuriga.
Sõltuv alt struktuurist eristatakse orgaanilisi ja anorgaanilisi elektriisolatsioonimaterjale.
Elektritööstuse arenedes arenes ka dielektriliste materjalide tootmine mineraalidest. Tehnoloogia on viimasel ajal nii palju paranenud, et on suudetud oluliselt vähendada tootmiskulusid, mille tulemusena on mineraalsed dielektrikud asendanud keemilised ja looduslikud materjalid.
Mineraalsed dielektrilised materjalid
Selliste ühendite hulka kuuluvad:
- Paigaldamine, leeliseline, lamp,kondensaatorklaasid, mis koosnevad erinevate oksiidide segust. Alumiiniumi, k altsiumi, räni oksiidide valmistamisel suureneb materjali elektriline tugevus.
- Klaasemailid on materjalid, mille metallpinnale kantakse õhuke emaili kiht.
- Valgusjuhikud, mis on valgust juhtiva klaaskiu eritüüp.
- Keraamilised esemed.
- Mica.
- Asbest.
Hoolimata nii paljudest elektriisolatsioonimaterjalidest ei ole kaugeltki alati võimalik üht dielektrikut teisega asendada.
Isolatsiooni elektriline tugevus on oluline omadus, kuid see pole ainus asi, millele selliste materjalide valimisel tähelepanu pöörata.
Erilist tähelepanu pööratakse ka termilistele, mehaanilistele, muudele füüsikalistele ja keemilistele omadustele, sealhulgas erinevat tüüpi töötlemisvõimele, maksumusele, materjalide saadavusele.
Isolatsiooni elektrilist tugevust kontrollitakse selleks, et tagada instrumentide ja seadmete töö maksimaalne ohutus.
Elektrisolatsiooniga naftaõlid
Trafode õli, mida kasutatakse jõutrafode jaoks, on elektrotehnikas vedelate isolatsioonimaterjalide hulgas maksimaalselt jaotunud. Need täidavad kiulise isolatsiooni poorid, mähiste vahekaugust, suurendavad isolatsiooni dielektrilist tugevust, soodustavad soojuse eemaldamist. Lisaks kasutatakse trafoõli aktiivselt kõrgepingeõli kaitselülitites. Sellistes seadmetes lahknevate vahellüliti kontaktid lõhuvad elektrikaare, mille tulemusena kaarekanal kiiresti jahtub ja kustub. Nafta mineraalsete elektriisolatsiooniõlide saamiseks kasutatakse õli, mille etapiviisiline destilleerimine toimub fraktsiooni faasilise eraldamisega igas etapis ja üksikasjalik puhastamine lisanditest väävelhappega, millele järgneb pesemine ja kuivatamine.
Sellise õli elektriline tugevus on niiskuse suhtes väga tundlik väärtus. Isegi kui õlis on vähe vett, täheldatakse selle füüsikalise koguse olulist vähenemist. Elektrivälja toimel tõmmatakse emulgeeritud vee tilgad kohtadesse, kus väljatugevus on maksimaalse väärtusega, mille tulemusena tekib rike.
Õli elektrilise tugevuse järsu vähenemisega sisaldab see mitte ainult veemolekule, vaid ka kiulisi lisandeid. Need neelavad vett, mis mõjutab oluliselt vedela dielektriku elektrilisi omadusi.
Kaabliõlid
Neid kasutatakse elektrijuhtmete tootmisel. Kui nende paberist isolatsioon on õlidega immutatud, suureneb soojuskadude eemaldamine.
Kaabliõlisid on erinevat tüüpi. Näiteks alumiiniumist ja pliist kestadest toitekaablite immutamiseks kasutatakse KM-25 kaubamärgi õli, mille kinemaatiline viskoossus on vähem alt 23 millimeetrit sekundis, hangumispunkt mitte üle 1000 kraadi. Õli viskoossuse tõstmiseks lisatakse sellele kampoli võisünteetiline paksendaja.
Enne dielektriku kasutamist testige isolatsiooni dielektrilist tugevust.
Vedelad sünteetilised dielektrikud
Need elektriisolatsioonimaterjalid on mõnes mõttes paremad kui naftaõlid. Neil on kalduvus elektrilisele vananemisele, mis mõjutab negatiivselt omadusi suurenenud intensiivsusega elektrivälja mõjul.
Selle probleemi lahendamiseks immutatakse kondensaatorid polaarse vedela dielektrikuga.
Elektrilise tugevuse kontrollimine on kohustuslik meede kõige tõhusama isolaatoritüübi valimiseks.
Klooritud süsivesinikud
Neid saadakse erinevatest süsivesinikest, asendades ühe või mitu vesinikuaatomit klooriga. Selliste dielektrikute levinuim tüüp on klooritud bifenüül. Sellel on kõrge viskoossus, selle peamised omadused vastavad GOST-ile. Selle isolaatori elektriline tugevus on suurem kui teistel mittepolaarsetel naftaõlidel, seetõttu väheneb selle kasutamisel kondensaatori maht peaaegu poole võrra. Klooritud bifenüülide eeliste hulgas tõstame esile nende põlematuse ning puudusteks toksilisus ja kõrge hind.
Odavate kodumaiste materjalide hulgast, millel on suurepärased isolatsiooniomadused, tõstame esile isobuteeni ja selle isomeeride (oktooli) segu, mis on saadud õli pragunemise tulemusena.
Looduslikud isolaatorid
Rosin,mis on vaigust saadud rabe vaik, sisaldab oma koostises orgaanilisi happeid. See lahustub hästi naftaõlides ning seda kasutatakse tihendus- ja impregneerimismaterjalina.
Õhuke kiht taimeõli, mis langeb materjali pinnale, moodustab õhukese kile, suurendades detaili isolatsiooniomadusi.
Elektritugevuse kaotuse põhjused
Praktikas kasutatavate dielektrikute puhul on tasuta tasu. Elektronide liikumisel suureneb elektrijuhtivus. Kuna laenguid on vähe, läbivad isolaatorid selle testi eduk alt. Isolaatorite elektriline tugevus määrab nende tööstusliku kasutuse peamised valdkonnad.
Isolatsioon on vajalik vooluisolatsiooni, temperatuuri reguleerimise, elektrivälja tugevuse ja muude seadmete ja seadmete omaduste jaoks.
Kui kondensaatoris kasutatakse dielektrikuna piesoelektrit, muudab see vahelduvpinge mõjul oma lineaaromadusi, muutub ultrahelivõnke generaatoriks.
Järeldus
Raadioelektroonika- ja elektriseadmete töötehnoloogia ja omadused määravad erinevad nõuded dielektriliste materjalide parameetritele.
Praktilistel eesmärkidel kasutatavate isolaatorite ruumala on vähe elektrone, seega läbivad need konstantse pinge korral minimaalse voolu, mida nimetatakse lekkevooluks.
Kui pinge tõuseb,isolatsioonile rakendades ületab väljatugevuse väärtus dielektrikus teatud väärtuse, isolaator kaotab oma elektrilised isolatsiooniomadused.
Isolaatorit läbiv läbiv vool suureneb ja selle takistus väheneb, põhjustades elektroodide lühise.
Seda nähtust nimetatakse dielektriliseks purunemiseks. Juhul, kui dielektrikule rakendatav pinge jõuab kriitilise väärtuseni, täheldatakse läbivoolu järsku suurenemist, elektroodide pinge väheneb, pöördumatute muutuste tagajärjel väheneb isolaatori elektritakistus.
Sõltuv alt võimsuse ja energiaisolatsiooni parameetritest tekib pärast riket säde, mis põhjustab sulamist, põlemist, pragunemist ja muid muutusi nii dielektrikus kui ka elektroodides.
Õige elektriisolatsioonimaterjalide valikuga saate tagada elektriseadmete ja tehniliste seadmete tõrgeteta töö.
