Նախքան դիէլեկտրիկների քայքայման մեխանիզմները քննարկելը, փորձենք պարզել այդ նյութերի առանձնահատկությունները։ Էլեկտրամեկուսիչ նյութերը նյութեր են, որոնք թույլ են տալիս մեկուսացնել էլեկտրական սարքավորումների մասերը կամ շղթայի տարրերը, որոնք ունեն տարբեր էլեկտրական պոտենցիալ:
Նյութերի առանձնահատկությունները
Հաղորդող նյութերի համեմատ, մեկուսիչները զգալիորեն ավելի բարձր էլեկտրական դիմադրություն ունեն: Այս նյութերի բնորոշ հատկությունը հզոր էլեկտրական դաշտերի ստեղծումն է, ինչպես նաև էներգիայի կուտակումը։ Այս հատկությունը լայնորեն օգտագործվում է կոնդենսատորներում:
Դասակարգում
Ըստ ագրեգացման վիճակի՝ բոլոր էլեկտրամեկուսիչ նյութերը բաժանվում են հեղուկ, գազային, պինդ: Ամենամեծը դիէլեկտրիկների վերջին խումբն է։ Դրանք ներառում են պլաստմասսա, կերամիկա, բարձր պոլիմերային նյութեր:
Կախված քիմիական բաղադրությունից՝ էլեկտրամեկուսիչ նյութերը բաժանվում են անօրգանականի և օրգանականի։
Ածխածինը գործում է որպես հիմնական քիմիական տարր օրգանական մեկուսիչներում: Առավելագույն ջերմաստիճանը դիմանում էանօրգանական նյութեր՝ կերամիկա, միկա։
Կախված դիէլեկտրիկների ստացման եղանակից՝ ընդունված է դրանք բաժանել սինթետիկ և բնական (բնական)։ Յուրաքանչյուր տեսակ ունի որոշակի առանձնահատկություններ. Ներկայումս սինթետիկ նյութերը մեծ խումբ են կազմում։
Կոշտ դիէլեկտրիկ նյութերը հետագայում բաժանվում են առանձին ենթակարգերի՝ ըստ նյութերի կառուցվածքի, բաղադրության, տեխնոլոգիական բնութագրերի։ Օրինակ, կան մոմ, կերամիկական, հանքային, թաղանթային մեկուսիչներ։
Այս բոլոր նյութերը բնութագրվում են էլեկտրական հաղորդունակությամբ: Ժամանակի ընթացքում նման նյութերը ցույց են տալիս ընթացիկ արժեքի փոփոխություն կլանման հոսանքի նվազման պատճառով: Էլեկտրամեկուսիչ նյութում որոշակի պահից գործում է միայն հաղորդիչ հոսանք, որի արժեքից կախված են այս նյութի հատկությունները։
Գործընթացի առանձնահատկությունները
Եթե էլեկտրական դաշտի ուժգնությունն ավելի մեծ է, քան էլեկտրական ուժի սահմանը, տեղի է ունենում դիէլեկտրիկի խզում: Սա դրա ոչնչացման գործընթացն է։ Դա հանգեցնում է նման նյութի կողմից փլուզման վայրում իր սկզբնական էլեկտրական մեկուսիչ բնութագրերի կորստի:
Վթարային լարումը այն արժեքն է, որի դեպքում տեղի է ունենում դիէլեկտրիկի խզում:
Դիէլեկտրիկ ուժը բնութագրվում է դաշտի ուժի արժեքով:
Պինդ դիէլեկտրիկների քայքայումը էլեկտրական կամ ջերմային գործընթաց է: Այն հիմնված է երևույթների վրա, որոնք հանգեցնում են արժեքի պինդ մեկուսիչ նյութերի ավալանշային աճինէլեկտրական հոսանք։
Պինդ դիէլեկտրիկների քայքայումն ունի բնորոշ հատկանիշներ.
- բացակայություն կամ թույլ կախվածություն ջերմաստիճանից և հաղորդունակության արժեքի լարումից;
- նյութի էլեկտրական ուժը միատեսակ դաշտում՝ անկախ օգտագործվող դիէլեկտրական նյութի հաստությունից;
- մեխանիկական ամրության նեղ սահմաններ;
- նախ, հոսանքն աճում է էքսպոնենցիալ, և պինդ դիէլեկտրիկների քայքայումն ուղեկցվում է հոսանքի կտրուկ աճով;
- անհամասեռ դաշտում այս գործընթացը տեղի է ունենում դաշտի առավելագույն ուժգնությամբ վայրում:
Ջերմային խզում
Այն հայտնվում է, երբ կան մեծ դիէլեկտրական կորուստներ, երբ նյութը տաքացվում է ջերմության այլ աղբյուրներով, երբ ջերմային էներգիան վատ է հեռացվում: Դիէլեկտրիկի նման խզումը ուղեկցվում է էլեկտրական հոսանքի ավելացմամբ՝ ջերմային հաղորդակցության խաթարված տարածքում դիմադրության կտրուկ նվազման արդյունքում։ Նմանատիպ գործընթաց նկատվում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ թուլացած տեղում տեղի է ունենում դիէլեկտրիկի ամբողջական ջերմային քայքայումը։ Օրինակ՝ սկզբնական պինդ էլեկտրական մեկուսիչ նյութը կհալվի։
Նշաններ
Դիէլեկտրիկ խզումը բնորոշ հատկանիշներ ունի.
- առաջանում է շրջակա միջավայր անորակ ջերմության հեռացման վայրում;
- խաթարման լարումը նվազում է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի բարձրացման հետ;
- էլեկտրական ուժը հակադարձ համեմատական է դիէլեկտրիկի հաստությանըշերտ.
Ընդհանուր բնութագրեր
Բնութագրենք դիէլեկտրիկների քայքայման հիմնական տեսակները. Գործընթացի էությունը կայանում է նրանում, որ էլեկտրական մեկուսիչ նյութը կորցնում է իր բնութագրերը, երբ գերազանցվում է էլեկտրական դաշտի ուժի կրիտիկական արժեքը: Այս գործընթացի մի քանի տեսակներ կան.
- Դիէլեկտրիկի էլեկտրական քայքայում;
- ջերմային գործընթաց;
- էլեկտրաքիմիական ծերացում.
Էլեկտրական տարբերակն առաջանում է բացասական էլեկտրոնների ազդեցության իոնացման արդյունքում՝ հայտնվելով հզոր էլեկտրական դաշտում։ Այս գործընթացը ուղեկցվում է հոսանքի խտության կտրուկ աճով։
Մեկուսիչում ջերմային պրոցեսի պատճառը համակարգի կողմից առաջացած ջերմության քանակի ավելացումն է էլեկտրական հաղորդունակության ազդեցության կամ դիէլեկտրական կորուստների հետևանքով: Նման անսարքության արդյունքը էլեկտրամեկուսիչ նյութի ջերմային ոչնչացումն է։
Երբ դիէլեկտրիկների քայքայման լարումը փոխվում է, էլեկտրական մեկուսիչ նյութի կառուցվածքում փոխակերպումներ են տեղի ունենում, փոխվում է նաև դիէլեկտրիկի քիմիական բաղադրությունը։ Արդյունքում նկատվում է մեկուսացման դիմադրության անդառնալի նվազում։ Այս դեպքում տեղի է ունենում դիէլեկտրիկի էլեկտրական ծերացում։
Գազային միջավայրում
Ինչպե՞ս է տեղի ունենում գազային դիէլեկտրիկների քայքայումը: Տիեզերական և ռադիոակտիվ ճառագայթման պատճառով օդային բացերում քիչ քանակությամբ լիցքավորված մասնիկներ կան։ Դաշտում տեղի է ունենում բացասական էլեկտրոնների արագացում, որի արդյունքում նրանք ձեռք են բերում լրացուցիչ էներգիա, որի արժեքն ուղղակիորեն կախված է դաշտի ուժգնությունից ևբախումից առաջ մասնիկի միջին ճանապարհի երկարությունը: Զգալի ինտենսիվության դեպքում նկատվում է էլեկտրոնների հոսքի ավելացում, որն առաջացնում է բացվածքի քայքայում։ Այս գործընթացի վրա ազդում են մի քանի գործոններ. Դրանցից ամենակարեւորը դաշտային տարբերակն է: Գազի էլեկտրական ուժի և ճնշման և ջերմաստիճանի միջև ուղղակի կապ կա։
Հեղուկ միջին
Հեղուկ դիէլեկտրիկների քայքայումը կապված է էլեկտրական մեկուսիչ նյութի մաքրության հետ: Կան երեք աստիճան՝
- պինդ մեխանիկական կեղտերի և էմուլսիայի ջրի պարունակությունը դիէլեկտրիկում;
- տեխնիկապես մաքուր;
- մանրապես մաքրված և գազազերծված:
Խնամքով մաքրված հեղուկ դիէլեկտրիկների մեջ կա միայն անսարքության էլեկտրական տարբերակ: Հեղուկի և գազի խտությունների զգալի տարբերության պատճառով էլեկտրոնային ճանապարհի երկարությունը նվազում է, ինչը հանգեցնում է քայքայման լարման ավելացման։
Ժամանակակից էլեկտրաէներգետիկ արդյունաբերության մեջ օգտագործվում են տեխնիկապես մաքուր հեղուկ դիէլեկտրիկների տեսակներ, որոնցում թույլատրվում է միայն կեղտերի աննշան առկայությունը:
Պետք է հաշվի առնել, որ հեղուկ էլեկտրամեկուսիչ նյութում նույնիսկ էմուլսիայի ջրի նվազագույն քանակությունը հանգեցնում է էլեկտրական ուժի ուժեղ նվազմանը:
Այսպիսով, դիէլեկտրական ուժը և դիէլեկտրիկների քայքայումը կապված մեծություններ են: Դիտարկենք քայքայման մեխանիզմը հեղուկ միջավայրում: Էմուլսիայի ջրի կաթիլները բևեռացվում են էլեկտրական դաշտում, այնուհետև ընկնում են բևեռային էլեկտրոդների միջև ընկած տարածությունը։ Այստեղ դրանք դեֆորմացվում են, միաձուլվում, կամուրջներ են ձևավորվում,փոքր էլեկտրական դիմադրությամբ: Նրանց վրա է, որ թեստը տեղի է ունենում: Կամուրջների տեսքը հանգեցնում է յուղի ամրության զգալի նվազեցմանը:
Էլեկտրամեկուսիչ նյութերի առանձնահատկությունները
Պինդ դիէլեկտրիկների քայքայման դիտարկված տեսակները գտել են իրենց կիրառությունը ժամանակակից էլեկտրատեխնիկայում:
Տեխնոլոգիայում ներկայումս օգտագործվող հեղուկ և կիսահեղուկ դիէլեկտրիկ նյութերից տրանսֆորմատորային և կոնդենսատորային յուղեր, ինչպես նաև սինթետիկ հեղուկներ՝ սովտոլ, սովոլ.
Հանքային յուղերը ստացվում են հում նավթի կոտորակային թորումից։ Նրանց առանձին տեսակների միջև կան տարբերություններ մածուցիկության, էլեկտրական բնութագրերի մեջ:
Օրինակ, մալուխի և կոնդենսատորի յուղերը խիստ զտված են, ուստի նրանք ունեն գերազանց դիէլեկտրական բնութագրեր: Ոչ դյուրավառ սինթետիկ հեղուկներն են սովտոլը և սովոլը։ Առաջինը ստանալու համար կատարվում է բյուրեղային դիֆենիլի քլորացման ռեակցիա։ Այս թափանցիկ մածուցիկ հեղուկը թունավոր է և կարող է գրգռել լորձաթաղանթը, հետևաբար նման դիէլեկտրիկի հետ աշխատելիս պետք է ուշադիր հետևել նախազգուշական միջոցներին։
Սովտոլը տրիքլորբենզոլի և սովոլի խառնուրդ է, ուստի այս էլեկտրական մեկուսիչ նյութը բնութագրվում է ավելի ցածր մածուցիկությամբ:
Երկու սինթետիկ հեղուկներն օգտագործվում են արդյունաբերական AC և DC սարքերում տեղադրված ժամանակակից թղթե կոնդենսատորները ներծծելու համար:
Օրգանականբարձր պոլիմերային դիէլեկտրիկ նյութերը կազմված են բազմաթիվ մոնոմեր մոլեկուլներից: Սաթ, բնական կաուչուկ, ունի բարձր դիէլեկտրական բնութագրեր։
Մոմային նյութերը, ինչպիսիք են ցերեզինը և պարաֆինը, ունեն հստակ հալման կետ: Նման դիէլեկտրիկներն ունեն բազմաբյուրեղ կառուցվածք։
Ժամանակակից էլեկտրատեխնիկայում պահանջարկ ունեն պլաստմասսաները, որոնք կոմպոզիտային նյութեր են։ Դրանք պարունակում են պոլիմերներ, խեժեր, ներկանյութեր, կայունացնող նյութեր, ինչպես նաև պլաստիկացնող բաղադրիչներ։ Ըստ ջերմության հետ ունեցած փոխհարաբերությունների՝ դրանք դասակարգվում են ջերմապլաստիկ և ջերմակայուն նյութերի։
Օդում աշխատանքի համար օգտագործվում է էլեկտրական ստվարաթուղթ, որն ունի ավելի խիտ կառուցվածք՝ համեմատած սովորական նյութի։
Շերտավոր էլեկտրամեկուսիչ նյութերից դիէլեկտրիկ բնութագրիչներով առանձնացնում ենք տեքստոլիտը, գետինակները, ապակեպլաստե ապակեպլաստեները: Այս լամինատները, որոնք օգտագործում են սիլիկոն կամ ռեզոլային խեժեր որպես կապող նյութ, հիանալի դիէլեկտրիկներ են:
Երևույթի պատճառները
Դիէլեկտրիկների քայքայման տարբեր պատճառներ կան: Հետևաբար, դեռևս չկա համընդհանուր տեսություն, որը լիովին կբացատրի այս ֆիզիկական գործընթացը: Անկախ մեկուսացման տարբերակից, խափանման դեպքում ձևավորվում է հատուկ հաղորդունակության ալիք, որի մեծությունը հանգեցնում է այս էլեկտրական սարքի կարճ միացման: Որո՞նք են նման գործընթացի հետևանքները: Մեծ է արտակարգ դեպքի հավանականությունը, որի հետեւանքովէլեկտրական սարքը կհեռացվի շահագործումից։
Կախված մեկուսացման համակարգից՝ խզումը կարող է ունենալ տարբեր դրսևորումներ։ Պինդ դիէլեկտրիկների համար ալիքը պահպանում է զգալի հաղորդունակությունը նույնիսկ հոսանքն անջատելուց հետո: Գազային և հեղուկ էլեկտրական մեկուսիչ նյութերը բնութագրվում են լիցքավորված էլեկտրոնների բարձր շարժունակությամբ: Հետևաբար, տեղի է ունենում խափանման ալիքի ակնթարթային վերականգնում՝ լարման փոփոխության պատճառով:
Հեղուկների մեջ քայքայումն առաջանում է տարբեր գործընթացների հետևանքով: Նախ, էլեկտրոդների միջև ընկած տարածության մեջ ձևավորվում են օպտիկական անհամասեռություններ, այդ վայրերում հեղուկը կորցնում է իր թափանցիկությունը։ Ա. Գեմանտի տեսությունը հեղուկ դիէլեկտրիկի քայքայումը դիտարկում է որպես էմուլսիա։ Գիտնականների կատարած հաշվարկների համաձայն՝ էլեկտրական դաշտի գործողության շնորհիվ խոնավության կաթիլները երկարաձգված դիպոլի տեսք են ստանում։ Դաշտի մեծ ուժի դեպքում դրանք միանում են, ինչը նպաստում է գոյացած ալիքում արտանետմանը։
Բազմաթիվ փորձեր կատարելիս պարզվել է, որ եթե հեղուկում գազ կա, ապա լարման կտրուկ աճի դեպքում պղպջակներ առաջանալու են մինչև քայքայվելը։ Միևնույն ժամանակ, նման հեղուկների քայքայման լարումը նվազում է ճնշման նվազման կամ ջերմաստիճանի բարձրացման հետ:
Եզրակացություն
Ժամանակակից դիէլեկտրիկ նյութերը բարելավվում են, քանի որ զարգանում է էլեկտրաարդյունաբերությունը: Ներկայումս տարբեր տեսակի դիէլեկտրիկների ստեղծման տեխնոլոգիան այնքան է արդիականացվել, որ հնարավոր է ստեղծել բարձր արդյունավետությամբ էժան դիէլեկտրիկներ։
ՄիջումՀամապատասխան բնութագրերով ամենապահանջված նյութերը առանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում ապակու և ապակե էմալների համար: Տեղադրումը, ալկալային, լամպը, կոնդենսատորը, այս նյութի այլ տեսակներ ամորֆ կառուցվածքի նյութեր են: Երբ խառնուրդին ավելացվում են կալցիումի և ալյումինի օքսիդներ, հնարավոր է բարելավել նյութի դիէլեկտրիկ հատկությունները և նվազեցնել քայքայման հավանականությունը:
Ապակի էմալները այն նյութերն են, որոնցում ապակու բարակ շերտը նստում է մետաղի մակերեսին: Այս տեխնոլոգիան ապահովում է հուսալի պաշտպանություն կոռոզիայից:
Էլեկտրամեկուսիչ բնութագրերով բոլոր նյութերը լայնորեն կիրառվում են ժամանակակից տեխնոլոգիաներում: Եթե դիէլեկտրիկի խափանումը ժամանակին կանխվի, ապա միանգամայն հնարավոր է կանխել թանկարժեք սարքավորումների վնասումը։
