Dielektriklərin parçalanma mexanizmlərini nəzərdən keçirməzdən əvvəl bu materialların xüsusiyyətlərini öyrənməyə çalışaq. Elektrik izolyasiya materialları müxtəlif elektrik potensialına malik olan elektrik avadanlıqlarının hissələrini və ya dövrə elementlərini təcrid etməyə imkan verən maddələrdir.
Materialların xüsusiyyətləri
Keçirici materiallarla müqayisədə izolyatorlar əhəmiyyətli dərəcədə yüksək elektrik müqavimətinə malikdirlər. Bu materialların tipik xüsusiyyəti güclü elektrik sahələrinin yaradılması, həmçinin enerjinin yığılmasıdır. Bu xüsusiyyət kondensatorlarda geniş istifadə olunur.
Təsnifat
Aqreqasiya vəziyyətinə görə bütün elektrik izolyasiya materialları maye, qaz, bərk bölünür. Ən böyüyü dielektriklərin sonuncu qrupudur. Bunlara plastik, keramika, yüksək polimer materiallar daxildir.
Kimyəvi tərkibindən asılı olaraq elektrik izolyasiya materialları qeyri-üzvi və üzvi bölünür.
Karbon üzvi izolyatorlarda əsas kimyəvi element kimi çıxış edir. Maksimum temperaturlara dözürqeyri-üzvi materiallar: keramika, mika.
Dielektriklərin alınma üsulundan asılı olaraq onları sintetik və təbii (təbii) ayırmaq adətdir. Hər növün müəyyən xüsusiyyətləri var. Hazırda sintetik maddələr böyük bir qrupdur.
Bərk dielektrik materiallar materialların strukturuna, tərkibinə, texnoloji xüsusiyyətlərinə görə əlavə olaraq ayrıca alt kateqoriyalara bölünür. Məsələn, mum, keramika, mineral, film izolyatorları var.
Bütün bu materiallar elektrik keçiriciliyi ilə xarakterizə olunur. Zamanla bu cür maddələr udma cərəyanının azalması səbəbindən cari dəyərdə dəyişiklik göstərir. Müəyyən bir andan elektrik izolyasiya materialında yalnız bir keçirici cərəyan var ki, bu materialın xüsusiyyətləri onun dəyərindən asılıdır.
Proses Xüsusiyyətləri
Elektrik sahəsinin gücü elektrik gücü limitindən böyükdürsə, dielektrik parçalanma baş verir. Bu, onun məhv edilməsi prosesidir. Bu, ilkin elektrik izolyasiya xüsusiyyətlərinin belə material tərəfindən parçalanma yerində itirilməsinə səbəb olur.
Sökülmə gərginliyi dielektrik parçalanmanın baş verdiyi dəyərdir.
Dielektrik gücü sahə gücünün dəyəri ilə xarakterizə olunur.
Bərk dielektriklərin parçalanması elektrik və ya istilik prosesidir. Dəyərin bərk izolyasiya materiallarında uçqun artmasına səbəb olan hadisələrə əsaslanırelektrik cərəyanı.
Bərk dielektriklərin parçalanması xarakterik xüsusiyyətlərə malikdir:
- keçiricilik dəyərinin temperatur və gərginlikdən olmaması və ya zəif asılılığı;
- istifadə olunan dielektrik materialın qalınlığından asılı olmayaraq vahid sahədə materialın elektrik gücü;
- mexaniki gücün dar sərhədləri;
- birincisi, cərəyan eksponent olaraq artır və bərk dielektriklərin parçalanması cərəyanın kəskin artması ilə müşayiət olunur;
- bircins olmayan sahədə, bu proses maksimum sahə gücü olan yerdə baş verir.
Termik qəza
Böyük dielektrik itkiləri olduqda, material digər istilik mənbələri tərəfindən qızdırıldığında, istilik enerjisi zəif çıxarıldıqda görünür. Dielektrikin belə bir parçalanması istilik keçiriciliyinin pozulduğu ərazidə müqavimətin kəskin azalması nəticəsində elektrik cərəyanının artması ilə müşayiət olunur. Bənzər bir proses, zəifləmiş yerdə dielektriklərin tam termal məhv edilməsi baş verənə qədər müşahidə olunur. Məsələn, orijinal bərk elektrik izolyasiya materialı əriyəcək.
İşarələr
Dielektrik parçalanma xarakterik xüsusiyyətlərə malikdir:
- ətraf mühitə keyfiyyətsiz istilik xaric edilən yerdə baş verir;
- qırılma gərginliyi artan ətraf temperaturu ilə azalır;
- elektrik gücü dielektrik qalınlığı ilə tərs mütənasibdirqat.
Ümumi xüsusiyyətlər
Dielektriklərin əsas parçalanma növlərini xarakterizə edək. Prosesin mahiyyəti elektrik sahəsinin gücünün kritik dəyərini aşdıqda onun xüsusiyyətlərinin elektrik izolyasiya materialının itirilməsidir. Bu prosesin bir neçə növü var:
- dielektriklərin elektrik parçalanması;
- termal proses;
- elektrokimyəvi yaşlanma.
Elektrik variantı güclü elektrik sahəsində görünən mənfi elektronların təsir ionlaşması nəticəsində baş verir. Bu proses cari sıxlığın kəskin artması ilə müşayiət olunur.
İzolyatorda istilik prosesinin səbəbi elektrik keçiriciliyinin təsiri və ya dielektrik itkiləri nəticəsində sistemin yaratdığı istilik miqdarının artmasıdır. Belə bir nasazlığın nəticəsi elektrik izolyasiya edən materialın istiliklə məhv edilməsidir.
Dielektriklərin parçalanma gərginliyi dəyişdikdə elektrik izolyasiya materialının strukturunda çevrilmələr baş verir və dielektriklərin kimyəvi tərkibi də dəyişir. Nəticədə, izolyasiya müqavimətində geri dönməz bir azalma müşahidə olunur. Bu halda dielektrikdə elektrik yaşlanması baş verir.
Qaz mühitində
Qaz halında olan dielektriklərin parçalanması necə baş verir? Kosmik və radioaktiv şüalanmaya görə hava boşluqlarında az sayda yüklü hissəciklər var. Sahədə mənfi elektronların sürətlənməsi var, bunun nəticəsində onlar əlavə enerji əldə edirlər, dəyəri birbaşa sahənin gücündən vətoqquşmadan əvvəl hissəciyin orta yolu uzunluğu. Əhəmiyyətli bir intensivlik dəyərində, boşluğun parçalanmasına səbəb olan elektron axınının artması müşahidə olunur. Bu prosesə bir sıra amillər təsir edir. Bunlardan ən vacibi sahə variantıdır. Qazın elektrik gücü ilə təzyiq və temperatur arasında birbaşa əlaqə var.
Maye mühit
Maye dielektriklərin parçalanması elektrik izolyasiya materialının təmizliyi ilə əlaqədardır. Üç dərəcə var:
- dielektrikdə bərk mexaniki çirklərin və emulsiya suyunun tərkibi;
- texniki cəhətdən təmiz;
- hərtərəfli təmizlənmiş və qazdan təmizlənmişdir.
Diqqətlə təmizlənmiş maye dielektriklərdə parçalanmanın yalnız elektrik variantı var. Maye və qazın sıxlıqlarında əhəmiyyətli fərqə görə elektron yolunun uzunluğu azalır, bu da parçalanma gərginliyinin artmasına səbəb olur.
Müasir elektrik enerjisi sənayesində maye dielektriklərin texniki cəhətdən təmiz növləri istifadə olunur, onların tərkibində yalnız az miqdarda çirklərin olmasına icazə verilir.
Nəzərə almaq lazımdır ki, hətta maye elektrik izolyasiya materialında emulsiya suyunun minimum miqdarı belə elektrik gücündə güclü azalmaya səbəb olur.
Beləliklə, dielektrik gücü və dielektriklərin parçalanması əlaqəli kəmiyyətlərdir. Maye mühitdə parçalanma mexanizmini nəzərdən keçirək. Emulsiya suyunun damcıları elektrik sahəsində qütbləşir, sonra onlar qütb elektrodları arasındakı boşluğa düşürlər. Burada onlar deformasiya olunur, birləşir və körpülər əmələ gəlir,az elektrik müqaviməti ilə. Sınaq onların üzərində baş verir. Körpülərin görünüşü yağın gücünün əhəmiyyətli dərəcədə azalmasına səbəb olur.
Elektrik izolyasiya materiallarının xüsusiyyətləri
Bərk dielektriklərin nəzərdən keçirilən parçalanma növləri müasir elektrik mühəndisliyində öz tətbiqini tapmışdır.
Hazırda texnologiyada istifadə olunan maye və yarımmaye dielektrik materiallardan transformator və kondansatör yağları, həmçinin sintetik mayelər: sovtol, sovol.
Mineral yağlar xam neftin fraksiya distilləsindən əldə edilir. Onların fərdi növləri arasında özlülük, elektrik xüsusiyyətlərində fərqlər var.
Məsələn, kabel və kondansatör yağları yüksək dərəcədə təmizlənmişdir, ona görə də əla dielektrik xüsusiyyətlərə malikdir. Yanmayan sintetik mayelər sovtol və sovoldur. Birincisini əldə etmək üçün kristal difenilin xlorlama reaksiyası aparılır. Bu şəffaf özlü maye zəhərlidir və selikli qişanı qıcıqlandıra bilər, buna görə də belə bir dielektriklə işləyərkən ehtiyat tədbirlərinə diqqətlə riayət edilməlidir.
Sovtol trixlorbenzol və sovol qarışığıdır, ona görə də bu elektrik izolyasiya materialı daha aşağı özlülük ilə xarakterizə olunur.
Hər iki sintetik maye sənaye AC və DC cihazlarında quraşdırılmış müasir kağız kondansatörləri hopdurmaq üçün istifadə olunur.
Üzviyüksək polimerli dielektrik materiallar çoxlu monomer molekullarından ibarətdir. Ənbər, təbii rezin, yüksək dielektrik xüsusiyyətlərə malikdir.
Seresin və parafin kimi mumlu materialların fərqli ərimə nöqtəsi var. Belə dielektriklər polikristal quruluşa malikdir.
Müasir elektrik mühəndisliyində kompozit materiallar olan plastiklərə tələbat var. Onların tərkibində polimerlər, qatranlar, boyalar, stabilləşdirici maddələr, həmçinin plastikləşdirici komponentlər var. İstiliyə münasibətinə görə onlar termoplastik və termoset materiallara bölünür.
Havada işləmək üçün adi materialla müqayisədə daha sıx quruluşa malik elektrik kartondan istifadə olunur.
Dielektrik xüsusiyyətləri olan laylı elektrik izolyasiya materialları arasında biz tekstolit, getinaks, fiberglası vurğulayırıq. Bağlayıcı kimi silikon və ya rezol qatranlarından istifadə edən bu laminatlar əla dielektriklərdir.
Fenomenin səbəbləri
Dielektriklərin parçalanmasının müxtəlif səbəbləri var. Buna görə də, bu fiziki prosesi tam izah edəcək universal bir nəzəriyyə hələ də yoxdur. İzolyasiya variantından asılı olmayaraq, nasazlıq halında, böyüklüyü bu elektrik cihazında qısa bir dövrəyə səbəb olan xüsusi keçiricilik kanalı meydana gəlir. Belə bir prosesin nəticələri nələrdir? Fövqəladə vəziyyətin yaranma ehtimalı yüksəkdir, bunun nəticəsindəelektrik cihazı istismardan çıxarılacaq.
İzolyasiya sistemindən asılı olaraq nasazlıq müxtəlif təzahürlərə malik ola bilər. Bərk dielektriklər üçün kanal cərəyan söndürüldükdən sonra da əhəmiyyətli keçiriciliyi saxlayır. Qaz və maye elektrik izolyasiya materialları yüklənmiş elektronların yüksək hərəkətliliyi ilə xarakterizə olunur. Buna görə də, gərginlik dəyişikliyinə görə qəza kanalının ani bərpası baş verir.
Mayelərdə parçalanma müxtəlif proseslər nəticəsində baş verir. Birincisi, elektrodlar arasındakı boşluqda optik qeyri-homogenliklər əmələ gəlir, bu yerlərdə maye şəffaflığını itirir. A. Gemant nəzəriyyəsi maye dielektrik parçalanmasını emulsiya kimi nəzərdən keçirir. Alimlərin apardığı hesablamalara görə, elektrik sahəsinin təsiri ilə nəm damcıları uzunsov dipol şəklini alır. Yüksək sahə gücü vəziyyətində, onlar birləşirlər, bu da əmələ gələn kanalda boşalmaya kömək edir.
Çoxsaylı təcrübələr apararkən müəyyən edilmişdir ki, mayedə qaz varsa, o zaman gərginliyin kəskin artması ilə parçalanmadan əvvəl qabarcıqlar yaranır. Eyni zamanda, belə mayelərin parçalanma gərginliyi təzyiqin azalması və ya temperaturun artması ilə azalır.
Nəticə
Elektrik sənayesi inkişaf etdikcə müasir dielektrik materiallar təkmilləşir. Hazırda müxtəlif növ dielektriklərin yaradılması texnologiyası o qədər modernləşdirilmişdir ki, yüksək məhsuldarlığa malik ucuz dielektriklər yaratmaq mümkündür.
ArasındaMüvafiq xüsusiyyətlərə malik ən çox tələb olunan materiallar şüşə və şüşə emalları üçün xüsusi maraq doğurur. Quraşdırma, qələvi, lampa, kondansatör, bu materialın digər növləri amorf bir quruluşun maddələridir. Qarışığa kalsium və alüminium oksidləri əlavə edildikdə, materialın dielektrik xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq və parçalanma ehtimalını az altmaq mümkündür.
Şüşə emallar metal səthdə nazik şüşə təbəqəsinin çökdüyü materiallardır. Bu texnologiya korroziyaya qarşı etibarlı qorunma təmin edir.
Elektrik izolyasiya xüsusiyyətlərinə malik bütün materiallar müasir texnologiyada geniş istifadə olunur. Dielektrik parçalanmanın qarşısı vaxtında alınarsa, bahalı avadanlıqların zədələnməsinin qarşısını almaq olduqca mümkündür.
