Видове разграждане на диелектриците

Преди да разгледаме механизмите на диелектричното разбиване, ще се опитаме да разберем характеристиките на тези материали. Електрически изолационни материали

Материални характеристики

В сравнение с проводниковите материали, изолаторите имат много по-високо електрическо съпротивление. Типично свойство на тези материали е създаването на мощни електрически полета, както и натрупването на енергия. Тази собственост се използва широко в кондензаторите.

класификация

Според агрегатното състояние всички електрически изолационни материали се разделят на течни, газообразни, твърди. Най-голямата група е последната група диелектрици. Те включват пластмаси, керамични продукти, висококачествени полимерни материали.

В зависимост от химичния състав, електрическите изолационни материали се разделят на неорганични и органични.

Основният химически елемент в органичните изолатори е въглеродът. Максималните температури издържат неорганичните материали: керамика, слюда.

В зависимост от метода за получаване на диелектрици е обичайно да се делят на синтетични и естествени (естествени). Всеки вид има определени характеристики. В момента има голяма група синтетични вещества.

Твърдите диелектрични материали допълнително се подразделят на отделни подкатегории според структурата, състава и технологичните характеристики на материалите. Например има восъчни, керамични, минерални, филмови изолатори.

Всички тези материали се характеризират с електрическа проводимост. С течение на времето тези вещества променят текущата стойност поради намаляване на абсорбционния ток. От определена точка на електрическия изолационен материал има само проводящ ток, чиято стойност зависят от свойствата на даден материал.

Функции на процеса

Ако силата на електрическото поле е по-голяма от границата на електрическа сила, възниква диелектрична повреда. Това е процесът на унищожаването му. Това води до загуба на мястото на разрушаване на такъв материал чрез неговите първоначални електрически изолационни характеристики.

Напрежението на разрушаване е стойността, при която възниква разрушаване на диелектриците.

Електрическа якост характеризиращ се със стойността на силата на полето.

Разграждането на твърдите диелектрици е електрически или термичен процес. Тя се основава на явления, които водят до лавинско увеличение на твърдостта изолационни материали магнитуд на електрически ток.

Разпадането на твърдите диелектрици има характеристиките:

• липса или слаба зависимост от температурата и напрежението на проводимостта;
• електрическата якост на материала в хомогенно поле, независимо от дебелината на използвания диелектричен материал;
• тесни граници на механична якост;
• на първо място, текущата нараства експоненциално и разрушенията на твърдите диелектрици са съпроводени от внезапно увеличение на тока;
• в нехомогенно поле този процес възниква на място с максимална сила на полето.

Топлинна повреда

На пръв поглед се наблюдават големи диелектрични загуби, нагряване на материала от други източници на топлина, с отслабване на топлинната енергия. Такова разпадане на диелектрика се придружава от увеличение на електрическия ток в резултат на рязко намаляване на съпротивлението в участъка, където се нарушава проводимостта на топлината. Подобен процес се наблюдава до пълното термично разрушаване на диелектрика в слабо място. Например първоначалният твърд електроизолационен материал ще се стопи.

доказателства

Диелектричният разпад има характерни особености:

• на мястото на лошото качество на разсейване на топлината в околната среда;
• Напрежението на разрушаване намалява с нарастващата температура на външната среда;
• Електрическата сила е обратно пропорционална на дебелината на диелектричния слой.

Общи характеристики

Характеризираме основните видове разграждане на диелектриците. Същността на процеса е загубата на електрически изолационен материал от неговите характеристики, когато критичната стойност на напрежението на електрическото поле е превишена. Има няколко типа на този процес:

• електрическо разпадане на диелектрика;
• термичен процес;
• електрохимично стареене.

Електрическият вариант възниква в резултат на шокова йонизация от отрицателни електрони, които се появяват в мощно електрическо поле. Този процес се придружава от рязко увеличение на плътността на тока.

Причината за термичния процес в изолатора е увеличаването на количеството топлина, освободено от системата, поради ефекта на електрическата проводимост или в резултат на диелектрични загуби. Резултатът от такова разпадане е топлинното разрушаване на електроизолационния материал.

Когато напрежението на разрушаване на диелектриците се промени, трансформациите се осъществяват в структурата на електроизолационния материал и химическия състав на диелектричните промени. В резултат на това се наблюдава необратимо намаляване на изолационното съпротивление. Това води до електрическо стареене на диелектрика.

В газообразна среда

Как се случва разпадането на газовите диелектрици? въздушните междини, дължащи се на радиация пространство и има малко количество от заредени частици. Отрицателно ускорение на електрони се случва в областта, при което те придобиват допълнителна енергия, чиято величина зависи от силата на полето, а средната дължина на пътя на частиците преди сблъсъка. Когато голям интензитет величина наблюдава увеличение на електронния поток, което причинява повреда на празнината. Няколко фактора влияят върху този процес. Най-важният от тях е опцията за поле. Има пряка връзка между електрическата якост на газа и неговото налягане и температура.

Течната среда

Разпадането на течни диелектрици е свързано с чистотата на електрическия изолационен материал. Има три степени:

• съдържанието в диелектрика на твърди механични примеси и емулсионна вода;
• технически чисто;
• добре почистени и обезгазени.

В пречистените течни диелектрици има само електрическа версия на разрушаването. Поради значителната разлика в плътностите на течността и газа, средната свободна пътека на електрона намалява, което води до увеличаване на интензитета на разрушаване.

В съвременната електроенергийна промишленост се използват технически чисти видове течни диелектрици, като се допуска само незначително присъствие на примеси в тях.

Трябва да се има предвид, че дори минималното количество емулсионна вода в течен електрически изолационен материал причинява силно намаляване на електрическата якост.

По този начин електрическата сила и разграждането на диелектриците са свързани количества. Нека разгледаме механизма на разпадане в течна среда. Капките от емулсионна вода се поляризират в електрическото поле и след това навлизат в пространството между полярните електроди. Тук те се деформират, изцеждат и се образуват мостове, които имат малко електрическо съпротивление. За тях е налице разбивката. Появата на мостове причинява значително намаляване на якостта на маслото.

Характеристики на електроизолационните материали

Разгледаните видове разграждане на твърди диелектрици намериха тяхното приложение в съвременната електротехника.

Сред течни или полу диелектрични материали, използвани понастоящем в интерес на техниката са кондензатор и трансформаторни масла, и синтетична течност: Совтол, sovol.

Минералните масла се получават в резултат на фракционна дестилация на суров нефт. Между отделните им видове съществуват разлики във вискозитета, електрическите характеристики.

Например, кабел и кондензаторни масла имат висока степен на пречистване, следователно, имат отлични диелектрични свойства. Незапалимите синтетични течности са совол и совол. За да се получи първата, се извършва хлорирането на кристален бифенил. Това ясно, вискозна течност, токсична, тя е в състояние да раздразни кожата, така че е важно да се вземат предпазни мерки, когато се работи с такъв диелектрик.

Sotvol е смес от трихлорбензен и совол, поради което за даден електроизолационен материал е характерна по-ниска стойност на вискозитета.

И двете синтетични флуиди се използват за импрегниране на модерни кондензатори за хартия, инсталирани в промишлени AC и DC устройства.

Органичните високо-полимерни диелектрични материали се състоят от множество мономерни молекули. Високите диелектрични характеристики имат кехлибар, естествен каучук.

При восъчните материали, например церезин и парафин, точката на топене е ясно изразена. Такива диелектрици имат поликристална структура.

В съвременната електротехника се търсят пластмаси, които са композитни материали. Те съдържат полимери, смоли, багрила, стабилизатори, както и пластифициращи компоненти. В зависимост от отношението към отоплението, те се разделят на термопластични и термореактивни материали.

За работа във въздушната среда се използват електрокартове, които имат по-плътна структура в сравнение с обикновения материал.

Сред пластовите електроизолационни материали, имащи диелектрични характеристики, ние отличаваме текстолита, getinaks, фибростъкло. тези ламинирани пластмаси, в които силиконовите или резоловите смоли действат като свързващо вещество, са отлични диелектрици.

Причини за феномена

Има различни причини за разпадането на диелектриците. Ето защо, досега няма универсална теория, която да обясни напълно този физически процес. Независимо от изолационния вариант, в случай на повреда, се образува специален канал за проводимост, чиято стойност води до късо съединение в това електрическо устройство. Какви последствия ще има този процес? Вероятността за авария е голяма, в резултат на което електрическото устройство ще бъде изведено от експлоатация.

В зависимост от изолационни системи, разбивката може да има различни прояви. За твърдите диелектрици каналът запазва значителна проводимост дори след изключване на тока. За газообразни и течни електрически изолационни материали е характерна висока мобилност на заредените електрони. Поради това се наблюдава незабавно възстановяване на канала за разпадане, което се дължи на промени в напрежението.

При течностите разграждането се причинява от различни процеси. Първо, в пространството между електродите се образуват оптични нехомогенности, в които течността губи своята прозрачност. Теорията на А. Хемант разгражда течния диелектрик като емулсия. Според изчисленията, направени от учения, поради действието на електрическото поле, капчиците на влага придобиват формата на удължен дипол. В случай на висока сила на полето, те се комбинират, което допринася за заустване във формирания канал.

При извършването на многобройни експерименти е възможно да се установи, че ако има газ в течността, тогава с внезапно увеличение на напрежението преди разбиването, ще се появят мехурчета. В същото време напрежението на разпадане на такива течности намалява с намаляване на налягането или с повишаване на температурата.

заключение

Съвременните диелектрични материали са подобрени с развитието на електрическата индустрия. В момента, технологията за създаване на различни видове диелектрици модернизирани, така че да можете да създадете евтини диелектрици с висока производителност.

Сред най-популярните материали с подходящи характеристики, стъкло и стъкло емайлли са от особен интерес. Инсталацията, алкална, лампа, кондензатор, други видове от този материал са вещества с аморфна структура. Когато се добавят калциеви окиси към алуминия, е възможно да се подобрят диелектричните свойства на материала, за да се намали вероятността от авария.

Стъклените емайли са материали, в които върху металната повърхност се отлага тънък слой от стъкло. Тази технология осигурява надеждна защита срещу корозия.

Всички материали с електрически изолационни характеристики са намерили широко приложение в съвременната технология. Ако разрушаването на диелектрика се предотврати своевременно, е напълно възможно да се предотврати повреждането на скъпо оборудване.