Typy rozdělení dielektrik

Před zvážením mechanismů dielektrické poruchy se budeme snažit zjistit vlastnosti těchto materiálů. Elektrické izolační materiály

Materiálové vlastnosti

Ve srovnání s vodivými materiály mají izolátory mnohem vyšší elektrický odpor. Typickou vlastností těchto materiálů je vytvoření silných elektrických polí, stejně jako akumulace energie. Tato vlastnost je široce používána v kondenzátorech.

Klasifikace

Podle souhrnného stavu jsou všechny elektrické izolační materiály rozděleny na kapalné, plynné, pevné. Největší skupinou je poslední skupina dielektrik. Patří mezi ně plasty, keramické výrobky, vysoké polymerní materiály.

V závislosti na chemickém složení jsou elektrické izolační materiály rozděleny na anorganické a organické.

Hlavním chemickým prvkem v organických izolátorech je uhlík. Maximální teploty odolávají anorganickým materiálům: keramika, slída.

V závislosti na způsobu získání dielektrických vlastností je obvyklé rozdělit na syntetické a přírodní (přírodní). Každý druh má určité rysy. V současné době je velká skupina syntetických látek.

Tuhé dielektrické materiály jsou dále rozděleny do samostatných podkategorií podle struktury, složení a technologických vlastností materiálů. Existují například voskové, keramické, minerální, izolační fólie.

Všechny tyto materiály jsou charakterizovány elektrickou vodivostí. Po uplynutí této doby vykazují tyto látky změnu současné hodnoty kvůli poklesu absorpčního proudu. Z určitého místa v elektrickém izolačním materiálu je pouze vodivý proud, jehož hodnota závisí na vlastnostech daného materiálu.

Funkce procesu

Pokud je síla elektrického pole větší než hranice elektrické síly, dojde k výpadu dielektrika. Toto je proces jeho zničení. To vede ke ztrátě místa rozpadu takového materiálu jeho počátečními elektrickými izolačními vlastnostmi.

Rozložené napětí je hodnota, při níž dochází k výpadu dielektrika.

Elektrická pevnost vyznačující se hodnotou intenzity pole.

Rozklad tuhého dielektrika je elektrický nebo tepelný proces. Je založen na jevech, které vedou k nárůstu laviny v pevném stavu izolační materiály velikost elektrického proudu.

Rozklad pevných dielektrik má charakteristické rysy:

• nepřítomnost nebo slabá závislost na teplotě a napětí vodivosti;
• elektrická pevnost materiálu v homogenním poli, bez ohledu na tloušťku použitého dielektrického materiálu;
• úzké meze mechanické pevnosti;
• Za prvé, proud se exponenciálně zvyšuje a poruchy pevného dielektrika jsou doprovázeny náhlým nárůstem proudu;
• v nehomogenní oblasti vzniká tento proces na místě s maximální intenzitou pole.

Tepelné rozložení

Zdá se, že při velkých dielektrických ztrátách dochází k ohřevu materiálu jinými zdroji tepla se špatnou kvalitou odstranění tepelné energie. Takové rozložení dielektrika je doprovázeno zvýšením elektrického proudu v důsledku prudkého poklesu odporu v úseku, kde je narušena vodivost tepla. Podobný proces se pozoruje až do úplného tepelného zničení dielektrika v oslabené poloze. Například se počáteční pevný elektrický izolační materiál roztaví.

Symptomy

Dielektrická porucha má charakteristické rysy:

• dochází v místě špatného odvodu tepla do životního prostředí;
• Rozložené napětí klesá se zvyšující se teplotou vnějšího prostředí;
• Elektrická pevnost je nepřímo úměrná tloušťce dielektrické vrstvy.

Obecné charakteristiky

Charakterizujeme hlavní typy rozpadu dielektrik. Podstatou tohoto procesu je ztráta elektrického izolačního materiálu jeho vlastností při překročení kritické hodnoty intenzity elektrického pole. Existuje několik typů tohoto procesu:

• elektrická porucha dielektrika;
• tepelný proces;
• elektrochemické stárnutí.

Elektrická varianta vzniká v důsledku šokové ionizace negativních elektronů, která se objevuje ve výkonném elektrickém poli. Tento proces je doprovázen výrazným zvýšením proudové hustoty.

Příčinou tepelného procesu v izolátoru je zvýšení množství tepla uvolněného systémem kvůli vlivu elektrické vodivosti nebo v důsledku dielektrických ztrát. Výsledkem takového výpadku je tepelná destrukce elektrického izolačního materiálu.

Při změně rozloženého napětí dielektrik se uskutečňují transformace v struktuře elektrického izolačního materiálu a chemické složení dielektrických změn. Výsledkem je nevratné snížení izolačního odporu. To vede k elektrickému stárnutí dielektrika.

V plynném médiu

Jak se vyskytuje porucha plynného dielektrika? Vzduchové mezery kvůli prostorovým záření a je zde malé množství nabitých částic. Negativní elektronů zrychlení se vyskytuje v této oblasti, čímž se získají další energii, jehož velikost závisí na síle pole a průměrné délce dráhy částic před srážkou. Když velká intenzita velikost pozorováno zvýšení elektronový tok, který způsobuje rozklad mezery. Několik faktorů ovlivňuje tento proces. Nejdůležitější z nich je volba pole. Existuje přímý vztah mezi elektrickou pevností plynu a jeho tlakem a teplotou.

Kapalné médium

Rozklad tekutého dielektrika souvisí s čistotou elektrického izolačního materiálu. Existují tři stupně:

• obsah dielektrických pevných mechanických nečistot a emulzní vody;
• technicky čisté;
• důkladně vyčistit a odplynit.

Ve vyčištěném kapalném dielektriku je pouze elektrická verze poruchy. Kvůli podstatnému rozdílu v hustotě kapaliny a plynu se průměrná volná dráha elektronu snižuje, což vede ke zvýšení intenzity rozkladu.

V moderním elektroenergetickém průmyslu se používají technicky čisté typy kapalných dielektrik, je povoleno pouze nevýznamná přítomnost nečistot.

Je třeba mít na paměti, že i minimální množství emulzní vody v kapalném elektrickém izolačním materiálu způsobuje silné snížení elektrické síly.

Elektrická pevnost a rozložení dielektrik jsou tedy souvisejícími veličinami. Zvažme mechanismus rozpadu v kapalném médiu. Kapky emulzní vody se polarizují v elektrickém poli a pak vstupují do prostoru mezi polárními elektrodami. Zde jsou deformovány, vyčerpány a vytvořeny mosty, které mají malý elektrický odpor. To je pro ně, že k poruše dochází. Vzhled mostů způsobuje výrazné snížení síly oleje.

Vlastnosti elektrických izolačních materiálů

Zvažované typy rozpadu pevných dielektrik se našly v moderní elektrotechnice.

Mezi kapalnými a polotekutými dielektrickými materiály, které se v současné době používají ve strojírenských, transformačních a kondenzačních olejích, stejně jako syntetické kapaliny, jsou zajímavé: sovtol, sovol.

Minerální oleje jsou získány v důsledku frakční destilace ropy. Mezi jejich oddělenými druhy existují rozdíly v viskozitě, elektrické vlastnosti.

Kabelové a kondenzační oleje mají například vysoký stupeň čištění, takže mají vynikající dielektrické vlastnosti. Nehořlavé syntetické kapaliny jsou sovtol a sovol. K získání prvního se provádí chlorace krystalického bifenylu. Tato transparentní viskózní kapalina má toxicitu, je schopna dráždit sliznici, proto při práci s takovým dielektrikem je třeba dbát na to, aby byla zajištěna bezpečnost.

Sotvol je směs trichlorbenzenu a sovolu, proto pro daný elektrický izolační materiál je charakteristická nižší hodnota viskozity.

Obě syntetické kapaliny se používají k impregnaci moderních papírových kondenzátorů instalovaných v průmyslových střídavých a stejnosměrných zařízeních.

Organické vysoce polymerní dielektrické materiály se skládají z množství molekul monomeru. Vysoké dielektrické vlastnosti mají jantar, přírodní kaučuk.

U voskovitých materiálů, například ceresinu a parafinu, je jasně vyjádřena teplota tání. Tyto dielektrika mají polykrystalickou strukturu.

V moderní elektrotechnice jsou požadovány plasty, což jsou kompozitní materiály. Obsahují polymery, pryskyřice, barviva, stabilizační prostředky a také plastifikační složky. V závislosti na postoji k vytápění jsou rozděleny na termoplastické a termosetové materiály.

Pro práci ve vzdušném prostředí se používají elektrokarty, které mají v porovnání s obvyklým materiálem hustší strukturu.

Mezi vrstevnatými elektroizolačními materiály, které mají dielektrické charakteristiky, rozlišujeme textolit, getinaky, sklolaminát. Tyhle laminované plasty, ve kterém silikonové nebo resolové pryskyřice působí jako pojivo, jsou vynikající dielektrikum.

Příčiny tohoto jevu

Existují různé důvody pro rozklad dielektrik. Až dosud neexistuje univerzální teorie, která by tento fyzický proces plně vysvětlila. Bez ohledu na izolační variantu se v případě poruchy vytvoří speciální kanál vodivosti, jehož hodnota vede ke zkratu tohoto elektrického zařízení. Jaké důsledky bude tento proces mít? Pravděpodobnost havarijní situace je velká, v důsledku čehož bude elektrické zařízení vyřazeno z provozu.

V závislosti na izolační systémy, rozpad může mít různé projevy. U pevných dielektrik se kanál zachovává značné vodivosti i po vypnutí proudu. U plynných a kapalných elektroizolačních materiálů je charakteristická vysoká mobilita nabitých elektronů. Proto je pozorována okamžitá obnova rozbítacího kanálu, ke kterému došlo vlivem změn napětí.

V kapalinách je porucha způsobena různými procesy. Nejprve se vytvářejí optické nehomogenity v prostoru mezi elektrodami, v těchto místech kapalina ztrácí svou průhlednost. Teorie A. Hemanta rozkládá tekutý dielektrikum jako emulzi. Podle výpočtů provedených vědci vznikají kvůli působení elektrického pole kapky vlhkosti tvar podlouhlého dipólu. V případě vysoké intenzity pole se kombinují, což přispívá k vypouštění ve vytvořeném kanálu.

Při provádění mnoha experimentů bylo možné zjistit, že pokud je v kapalině plyn, pak s náhlým zvýšením napětí před poruchou se objeví bubliny. Současně klesá napětí kapaliny při poklesu tlaku nebo se zvyšující se teplotou.

Závěr

Moderní dielektrické materiály se zlepšují, jak se vyvíjí elektrotechnický průmysl. V současné době byla modernizována technologie pro vytváření různých druhů dielektrik, aby se vytvořila levný dielektrika s vysokými výkonnostními vlastnostmi.

Mezi nejoblíbenější materiály s příslušnými vlastnostmi jsou zvláště zajímavé skleněné a skleněné smalty. Instalace, alkalická, lampa, kondenzátor, jiné typy tohoto materiálu jsou látky amorfní struktury. Při přidávání oxidů vápníku k hliníku je možné zlepšit dielektrické vlastnosti materiálu, aby se snížila pravděpodobnost poruchy.

Skleněné smalty jsou materiály, u kterých se na kovový povrch ukládá tenká vrstva skla. Tato technologie poskytuje spolehlivou ochranu proti korozi.

Všechny materiály s elektrickými izolačními vlastnostmi se nacházejí v moderní technologii. Pokud je porucha dielektrika zabráněno včas, je zcela možné zabránit poškození drahého zařízení.