מהו החוזק הדיאלקטרי של דיאלקטרי? בואו ננסה להבין את המונח הזה, לזהות את התכונות של מחוון זה.
הגדרות
דיאלקטריים הם חומרים שאינם מוליכים חשמל בצורה טובה או מלאה. ערך הצפיפות בחומר כזה של נושאי מטען (אלקטרונים) אינו עולה על 108 חתיכות לסנטימטר מעוקב. המאפיין העיקרי של חומרי בידוד חשמליים הוא יכולתם לקטב בשדה חיצוני. דיאלקטריים כוללים חומרים גזים, שרפים שונים, זכוכית וחומרים פולימריים. המבודד הטהור מבחינה כימית הוא מים.
מאפיינים דיאלקטריים
קבוצה זו כוללת פירו-אלקטריק, פרו-אלקטריק, מרגיע, פיזואלקטריק. תכונות פסיביות ואקטיביות של חומרים כאלה משמשים באופן פעיל בטכנולוגיה מודרנית, ולכן נתעכב עליהם ביתר פירוט.
המאפיינים הפסיביים של מבודדים חלים כאשר הם משמשים בקבלים קונבנציונליים.
חומרי בידוד חשמליים הם דיאלקטריים שאינם מאפשרים אובדן של מטענים חשמליים. בעזרתם ניתן להפריד מעגלים חשמליים זה מזה, חלקי מכשירים מחלקים מוליכים. במצבים כאלהלהתירנות אין תפקיד מיוחד.
דיאלקטריים פעילים (מבוקרים) הם פירואלקטריים, פרואלקטריים, אלקטרו-לומינופורים, חומרים לתריסים ופולטים בטכנולוגיית לייזר.
הביקוש לחומרים דיאלקטריים עולה מדי שנה. הסיבה היא הגדלת הקיבולת של מפעלי תעשייה ומוסדות מסחריים.
בנוסף, ניתן להסביר את הביקוש המוגבר לדיאלקטריים בגידול במספר התקשורת ומכשירי החשמל השונים.
בטכנולוגיה, החוזק החשמלי של מבודדים הוא בעל חשיבות מיוחדת, הקשור לסידור של מולקולות ואטומים בסריג הגביש.
Classification
בתנאים שונים, החומר הדיאלקטרי יכול להפגין מאפייני בידוד שונים, מה שקובע את היקף היישום שלו. לדוגמה, חוזק דיאלקטרי משתנה עם הטמפרטורה.
בהתאם למבנה, ניתן להבחין בין חומרי בידוד חשמליים אורגניים לא אורגניים.
ככל שתעשיית החשמל התפתחה, כך התפתח גם ייצור חומרים דיאלקטריים ממינרלים. הטכנולוגיה השתפרה לאחרונה עד כדי כך שניתן היה להוזיל משמעותית את עלות הייצור, כתוצאה מכך, דיאלקטריות מינרלים החליפו חומרים כימיים וטבעיים.
חומרים דיאלקטריים מינרלים
תרכובות כאלה כוללות:
- התקנה, אלקליין, מנורה,כוסות קבלים, המורכבות מתערובת של תחמוצות שונות. כאשר מייצרים תחמוצות של אלומיניום, סידן, סיליקון, החוזק החשמלי של החומר עולה.
- אמייל זכוכית הם חומרים שבהם מורחים שכבה דקה של אמייל על משטח מתכת.
- מובילי אור, שהם סוג מיוחד של פיברגלס מוליך אור.
- פריטי קרמיקה.
- Mica.
- אסבסט.
למרות מגוון כזה של חומרי בידוד חשמליים, רחוק מלהיות תמיד אפשרי להחליף דיאלקטרי אחד באחר.
החוזק החשמלי של הבידוד הוא תכונה חשובה, אבל זה לא הדבר היחיד שצריך לשים לב אליו בבחירת חומרים כאלה.
תשומת לב מיוחדת מוקדשת גם לתכונות תרמיות, מכניות, פיסיקליות וכימיות אחרות, כולל היכולת לסוגים שונים של עיבוד, עלות, זמינות חומרים.
בדיקת החוזק החשמלי של הבידוד מתבצעת על מנת להבטיח את הבטיחות המרבית של פעולת המכשירים וההתקנים.
שמני נפט מבודדים חשמליים
לשמן שנאי, המשמש לשנאי כוח, יש את ההפצה המקסימלית בהנדסת חשמל בין חומרי בידוד נוזליים. הם ממלאים את הנקבוביות בבידוד הסיבי, המרחק בין הפיתולים, מגדיל את החוזק הדיאלקטרי של הבידוד, מקדם הסרת חום. בנוסף, שמן שנאי משמש באופן פעיל במפסקי שמן במתח גבוה. במכשירים כאלה, בין מתפצליםהמגעים של המתג שוברים את הקשת החשמלית, וכתוצאה מכך ערוץ הקשת מתקרר ומכבה במהירות. להשגת שמני בידוד חשמליים מינרליים נפט, נעשה שימוש בשמן, המבצע את הזיקוק המשלב שלו עם הפרדה מדורגת של חלק בכל שלב וטיהור מפורט מזיהומים עם חומצה גופרתית, ולאחר מכן כביסה וייבוש.
החוזק החשמלי של שמן כזה הוא ערך שרגיש מאוד ללחות. גם עם ערבוב קל של מים בשמן, נצפית ירידה משמעותית בכמות הפיזית הזו. בפעולת שדה חשמלי נמשכות טיפות מים מתחלבים לאותם מקומות שבהם לחוזק השדה יש ערך מרבי, וכתוצאה מכך מתפתחת התמוטטות.
עם ירידה חדה בחוזק החשמלי של השמן, הוא מכיל לא רק מולקולות מים, אלא גם זיהומים סיביים. הם סופגים מים, מה שמשפיע באופן משמעותי על המאפיינים החשמליים של הדיאלקטרי הנוזלי.
שמני כבלים
הם משמשים לייצור כבלי חשמל. כאשר בידוד הנייר שלהם ספוג בשמנים, הסרת הפסדי החום גוברת.
ישנם סוגים שונים של שמני כבלים. לדוגמה, עבור הספגה של כבלי חשמל מאלומיניום ועופרת, נעשה שימוש בשמן של המותג KM-25, בעל צמיגות קינמטית של לפחות 23 מילימטרים לשנייה, נקודת יציקה של לא יותר מ-1000 מעלות. על מנת להגביר את צמיגות השמן מוסיפים לו רוזין אומעבה סינטטי.
לפני השימוש בדיאלקטרי, בדוק את החוזק הדיאלקטרי של הבידוד.
דיאלקטריים סינתטיים נוזליים
חומרי בידוד חשמליים אלו עדיפים במובנים מסוימים על שמני נפט. יש להם נטייה להזדקנות חשמלית, המשפיעה לרעה על המאפיינים בהשפעת שדה חשמלי בעל עוצמה מוגברת.
כדי להתמודד עם בעיה זו, קבלים ספוגים בדיאלקטרי נוזלי קוטבי.
בדיקת החוזק החשמלי היא אמצעי חובה לבחירת סוג המבודד היעיל ביותר.
פחמימנים עם כלור
הם מתקבלים מפחמימנים שונים על ידי החלפת אטום מימן אחד או יותר בכלור. הסוג הנפוץ ביותר של דיאלקטריים כאלה הוא ביפניל עם כלור. יש לו צמיגות גבוהה, יש לו את המאפיינים העיקריים התואמים GOST. החוזק החשמלי של מבודד זה גבוה יותר משמני נפט לא קוטביים אחרים, ולכן, בעת השימוש בו, נפח הקבל מצטמצם כמעט בחצי. בין היתרונות של ביפנילים עם כלור, אנו מדגישים את חוסר הבעירה שלהם, והחסרונות הם רעילות ועלות גבוהה.
בין חומרים ביתיים זולים עם מאפייני בידוד מצוינים, אנו מדגישים תערובת של איזובטן והאיזומרים שלו (אוקטול), המתקבלת כתוצאה מפיצוח שמן.
מבודדים טבעיים
Rosin,שהוא שרף שביר המתקבל משרף, מכיל חומצות אורגניות בהרכבו. הוא מתמוסס היטב בשמני נפט ומשמש כתרכובות איטום והספגה של כבלים.
שכבה דקה של שמן צמחי, הנופלת על פני החומר, יוצרת סרט דק, המגבירה את מאפייני הבידוד של החלק.
סיבות לאובדן חוזק חשמלי
באותם דיאלקטריות המשמשות בפועל, יש חיובים בחינם. ככל שהאלקטרונים נעים, המוליכות החשמלית עולה. מכיוון שיש מעט מטענים, המבודדים עוברים בהצלחה את הבדיקה הזו. החוזק החשמלי של מבודדים קובע את התחומים העיקריים של היישום התעשייתי שלהם.
בידוד הכרחי עבור בידוד זרם, בקרת טמפרטורה, חוזק שדה חשמלי, מאפיינים אחרים שיש למכשירים ולהתקנים.
אם פיזואלקטרי משמש כדיאלקטרי בקבל, הוא משנה את המאפיינים הליניאריים שלו בהשפעת מתח חילופין, הופך למחולל של רעידות אולטרסאונד.
מסקנה
הטכנולוגיה ותכונות הפעולה של ציוד רדיו-אלקטרוני וחשמלי קובעות דרישות שונות לפרמטרים של חומרים דיאלקטריים.
לבודדים המשמשים למטרות מעשיות יש מעט אלקטרונים בנפח שלהם, ולכן במתח קבוע הם מעבירים זרם מינימלי, הנקרא זרם דליפה.
אם המתח עולה,מיושם על הבידוד, ערך חוזק השדה בדיאלקטרי יעלה על ערך מסוים, המבודד יאבד את מאפייני הבידוד החשמלי שלו.
הזרם העובר דרך המבודד גדל וההתנגדות שלו יורדת, מה שגורם לאלקטרודות לקצר.
תופעה זו נקראת התמוטטות דיאלקטרית. במקרה בו המתח המופעל על הדיאלקטרי מגיע לערך קריטי, נצפית עלייה חדה בזרם המעבר, המתח על האלקטרודות יורד, כתוצאה משינויים בלתי הפיכים, ההתנגדות החשמלית של המבודד יורדת.
בהתאם לפרמטרים של בידוד הספק והאנרגיה, נוצר ניצוץ לאחר התמוטטות, מה שמוביל להתכה, שריפה, פיצוח ושינויים אחרים גם בדיאלקטרי וגם באלקטרודות.
עם הבחירה הנכונה של חומרי בידוד חשמליים, אתה יכול להבטיח פעולה חלקה של מכשירי חשמל והתקנים טכניים.
