დიელექტრიკის დაშლის მექანიზმების განხილვამდე, შევეცადოთ გავერკვეთ ამ მასალების თავისებურებებზე. ელექტრული საიზოლაციო მასალები არის ნივთიერებები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ გამოყოთ ელექტრული აღჭურვილობის ნაწილები ან მიკროსქემის ელემენტები, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული ელექტრული პოტენციალი.
მასალის მახასიათებლები
გამტარ მასალებთან შედარებით, იზოლატორებს აქვთ მნიშვნელოვნად მაღალი ელექტრული წინააღმდეგობა. ამ მასალების ტიპიური თვისებაა ძლიერი ელექტრული ველების შექმნა, ასევე ენერგიის დაგროვება. ეს თვისება ფართოდ გამოიყენება კონდენსატორებში.
კლასიფიკაცია
აგრეგაციის მდგომარეობის მიხედვით, ყველა ელექტროსაიზოლაციო მასალა იყოფა თხევად, აირად, მყარად. ყველაზე დიდი დიელექტრიკის ბოლო ჯგუფია. მათ შორისაა პლასტმასი, კერამიკა, მაღალი პოლიმერული მასალები.
ქიმიური შემადგენლობის მიხედვით, ელექტროსაიზოლაციო მასალები იყოფა არაორგანულ და ორგანულებად.
ნახშირბადი მოქმედებს როგორც მთავარი ქიმიური ელემენტი ორგანულ იზოლატორებში. უძლებს მაქსიმალურ ტემპერატურასარაორგანული მასალები: კერამიკა, მიკა.
დიელექტრიკის მოპოვების მეთოდიდან გამომდინარე, ჩვეულებრივია მათი დაყოფა სინთეზურ და ბუნებრივ (ნატურალურ) ნაწილად. თითოეულ ტიპს აქვს გარკვეული მახასიათებლები. ამჟამად სინთეზური ნივთიერებები დიდი ჯგუფია.
მყარი დიელექტრიკული მასალები შემდგომში იყოფა ცალკეულ ქვეკატეგორიებად მასალების სტრუქტურის, შემადგენლობის, ტექნოლოგიური მახასიათებლების მიხედვით. მაგალითად, არის ცვილის, კერამიკის, მინერალური, ფირის იზოლატორები.
ყველა ეს მასალა ხასიათდება ელექტროგამტარობით. დროთა განმავლობაში, ასეთი ნივთიერებები აჩვენებენ დენის მნიშვნელობის ცვლილებას შთანთქმის დენის შემცირების გამო. გარკვეული მომენტიდან ელექტროსაიზოლაციო მასალაში არის მხოლოდ გამტარობის დენი, რომლის სიდიდეზეა დამოკიდებული ამ მასალის თვისებები.
პროცესის მახასიათებლები
თუ ელექტრული ველის სიძლიერე აღემატება ელექტრული სიმტკიცის ზღვარს, ხდება დიელექტრიკის რღვევა. ეს არის მისი განადგურების პროცესი. ეს იწვევს რღვევის ადგილას ასეთი მასალის მიერ მისი საწყისი ელექტრული საიზოლაციო მახასიათებლების დაკარგვას.
ავარიული ძაბვა არის მნიშვნელობა, რომლის დროსაც ხდება დიელექტრიკის ავარია.
დიელექტრიკული სიძლიერე ხასიათდება ველის სიძლიერის მნიშვნელობით.
მყარი დიელექტრიკის დაშლა არის ელექტრული ან თერმული პროცესი. იგი ემყარება ფენომენებს, რომლებიც იწვევს ღირებულების მყარი საიზოლაციო მასალების ზვავის ზრდასელექტრო დენი.
მყარი დიელექტრიკის დაშლას აქვს დამახასიათებელი ნიშნები:
- არარსებობა ან სუსტი დამოკიდებულება ტემპერატურაზე და გამტარობის მნიშვნელობის ძაბვაზე;
- მასალის ელექტრული სიმტკიცე ერთგვაროვან ველში, მიუხედავად გამოყენებული დიელექტრიკული მასალის სისქისა;
- მექანიკური სიძლიერის ვიწრო საზღვრები;
- პირველ რიგში, დენი იზრდება ექსპონენციალურად, ხოლო მყარი დიელექტრიკის დაშლას თან ახლავს დენის მკვეთრი ზრდა;
- არაჰომოგენურ ველში, ეს პროცესი ხდება ველის მაქსიმალური სიძლიერის ადგილას.
თერმული ავარია
ჩნდება დიდი დიელექტრიკული დანაკარგების დროს, როდესაც მასალა თბება სხვა სითბოს წყაროებით, როდესაც თერმული ენერგია ცუდად ამოღებულია. დიელექტრიკის ასეთ დაშლას თან ახლავს ელექტრული დენის მატება, წინააღმდეგობის მკვეთრი შემცირების შედეგად იმ მხარეში, სადაც დარღვეულია სითბოს გამტარობა. მსგავსი პროცესი შეინიშნება მანამ, სანამ დიელექტრიკის სრული თერმული განადგურება არ მოხდება დასუსტებულ ადგილას. მაგალითად, ორიგინალური მყარი ელექტრული საიზოლაციო მასალა დნება.
ნიშნები
დიელექტრიკულ ავარიას აქვს დამახასიათებელი ნიშნები:
- ხდება გარემოში უხარისხო სითბოს მოცილების ადგილზე;
- ავარიული ძაბვა მცირდება გარემოს ტემპერატურის მატებასთან ერთად;
- ელექტრული სიძლიერე უკუპროპორციულია დიელექტრიკის სისქესთანფენა.
ზოგადი მახასიათებლები
მოდით დავახასიათოთ დიელექტრიკის დაშლის ძირითადი ტიპები. პროცესის არსი მდგომარეობს მისი მახასიათებლების ელექტრული საიზოლაციო მასალის დაკარგვაში, როდესაც გადაჭარბებულია ელექტრული ველის სიძლიერის კრიტიკული მნიშვნელობა. ამ პროცესის რამდენიმე ტიპი არსებობს:
- დიელექტრიკის ელექტრული დაშლა;
- თერმული პროცესი;
- ელექტროქიმიური დაბერება.
ელექტრული ვარიანტი წარმოიქმნება უარყოფითი ელექტრონების მიერ ზემოქმედების იონიზაციის შედეგად, რომელიც ჩნდება ძლიერ ელექტრულ ველში. ამ პროცესს თან ახლავს დენის სიმკვრივის მკვეთრი ზრდა.
იზოლატორში თერმული პროცესის მიზეზი არის სისტემის მიერ წარმოქმნილი სითბოს რაოდენობის ზრდა ელექტროგამტარობის ზემოქმედების ან დიელექტრიკის დანაკარგების შედეგად. ასეთი ავარიის შედეგია ელექტროსაიზოლაციო მასალის თერმული განადგურება.
როდესაც დიელექტრიკის დაშლის ძაბვა იცვლება, გარდაქმნები ხდება ელექტროსაიზოლაციო მასალის სტრუქტურაში და იცვლება დიელექტრიკის ქიმიური შემადგენლობაც. შედეგად, შეინიშნება საიზოლაციო წინააღმდეგობის შეუქცევადი შემცირება. ამ შემთხვევაში ხდება დიელექტრიკის ელექტრული დაბერება.
აიროვან გარემოში
როგორ ხდება აირისებრი დიელექტრიკის დაშლა? კოსმოსური და რადიოაქტიური გამოსხივების გამო ჰაერის ხარვეზებში დამუხტული ნაწილაკების მცირე რაოდენობაა. ველში ხდება უარყოფითი ელექტრონების აჩქარება, რის შედეგადაც ისინი იძენენ დამატებით ენერგიას, რომლის ღირებულება პირდაპირ დამოკიდებულია ველის სიძლიერეზე დანაწილაკების საშუალო ბილიკის სიგრძე შეჯახებამდე. მნიშვნელოვანი ინტენსივობის მნიშვნელობისას შეინიშნება ელექტრონის ნაკადის ზრდა, რაც იწვევს უფსკრულის დაშლას. ამ პროცესზე გავლენას ახდენს რამდენიმე ფაქტორი. მათგან ყველაზე მნიშვნელოვანია ველის ვარიანტი. არსებობს პირდაპირი კავშირი გაზის ელექტრულ სიძლიერესა და წნევასა და ტემპერატურას შორის.
თხევადი საშუალო
თხევადი დიელექტრიკის დაშლა დაკავშირებულია ელექტრული საიზოლაციო მასალის სიწმინდესთან. არსებობს სამი გრადუსი:
- მყარი მექანიკური მინარევების და ემულსიური წყლის შემცველობა დიელექტრიკში;
- ტექნიკურად სუფთა;
- საფუძვლიანად გაწმენდილი და დეგაზირებული.
საგულდაგულოდ გაწმენდილ თხევად დიელექტრიკებში არსებობს ავარიის მხოლოდ ელექტრული ვერსია. სითხისა და აირის სიმკვრივეში მნიშვნელოვანი განსხვავების გამო, ელექტრონის ბილიკის სიგრძე მცირდება, რაც იწვევს დაშლის ძაბვის ზრდას.
თანამედროვე ელექტროენერგეტიკულ ინდუსტრიაში გამოიყენება ტექნიკურად სუფთა ტიპის თხევადი დიელექტრიკები, მათში მინარევების მხოლოდ უმნიშვნელო არსებობაა დასაშვები.
გასათვალისწინებელია, რომ თხევად ელექტროსაიზოლაციო მასალაში ემულსიური წყლის მინიმალური რაოდენობაც კი იწვევს ელექტრული სიძლიერის ძლიერ შემცირებას.
ამგვარად, დიელექტრიკული სიძლიერე და დიელექტრიკის დაშლა დაკავშირებული რაოდენობითაა. განვიხილოთ დაშლის მექანიზმი თხევად გარემოში. ემულსიური წყლის წვეთები პოლარიზებულია ელექტრულ ველში, შემდეგ ისინი ვარდებიან პოლარულ ელექტროდებს შორის სივრცეში. აქ ისინი დეფორმირდება, შერწყმულია და იქმნება ხიდები,მცირე ელექტრული წინააღმდეგობით. სწორედ მათზე ხდება ტესტირება. ხიდების გამოჩენა იწვევს ზეთის სიძლიერის მნიშვნელოვან შემცირებას.
ელექტროსაიზოლაციო მასალების მახასიათებლები
მყარი დიელექტრიკის დაშლის განხილულმა ტიპებმა იპოვეს მათი გამოყენება თანამედროვე ელექტროტექნიკაში.
თხევად და ნახევრად თხევად დიელექტრიკულ მასალებს შორის, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება ტექნოლოგიაში, ტრანსფორმატორის და კონდენსატორის ზეთებს, ასევე სინთეზურ სითხეებს: sovtol, sovol.
მინერალური ზეთები მიიღება ნედლი ნავთობის ფრაქციული დისტილაციით. მათ ცალკეულ ტიპებს შორის არის განსხვავებები სიბლანტეში, ელექტრულ მახასიათებლებში.
მაგალითად, საკაბელო და კონდენსატორის ზეთები ძალიან დახვეწილია, ამიტომ მათ აქვთ შესანიშნავი დიელექტრიკული მახასიათებლები. აალებადი სინთეზური სითხეებია სოვტოლი და სოვოლი. პირველის მისაღებად ტარდება კრისტალური დიფენილის ქლორირების რეაქცია. ეს გამჭვირვალე ბლანტი სითხე ტოქსიკურია და შეუძლია ლორწოვანი გარსის გაღიზიანება, ამიტომ ასეთ დიელექტრიკთან მუშაობისას სიფრთხილის ზომები უნდა იქნას დაცული.
Sovtol არის ტრიქლორბენზოლისა და სოვოლის ნარევი, ამიტომ ეს ელექტროსაიზოლაციო მასალა ხასიათდება დაბალი სიბლანტით.
ორივე სინთეტიკური სითხე გამოიყენება სამრეწველო AC და DC მოწყობილობებში დამონტაჟებული თანამედროვე ქაღალდის კონდენსატორების გასაჟღენთავად.
ორგანულიმაღალი პოლიმერული დიელექტრიკული მასალები შედგება მრავალი მონომერული მოლეკულისგან. ქარვა, ბუნებრივი კაუჩუკი, აქვს მაღალი დიელექტრიკული მახასიათებლები.
ცვილისებრ მასალებს, როგორიცაა ცერეზინი და პარაფინი, აქვთ მკაფიო დნობის წერტილი. ასეთ დიელექტრიკებს აქვთ პოლიკრისტალური სტრუქტურა.
თანამედროვე ელექტროტექნიკაში მოთხოვნადია პლასტმასები, რომლებიც კომპოზიტური მასალებია. ისინი შეიცავენ პოლიმერებს, ფისებს, საღებავებს, სტაბილიზირებელ საშუალებებს, ასევე პლასტიზაციურ კომპონენტებს. სითბოსთან მათი დამოკიდებულების მიხედვით, ისინი კლასიფიცირდება თერმოპლასტიკად და თერმომყარ მასალად.
ჰაერში მუშაობისთვის გამოიყენება ელექტრო მუყაო, რომელსაც აქვს უფრო მკვრივი სტრუქტურა ჩვეულებრივ მასალასთან შედარებით.
დიელექტრიკული მახასიათებლების მქონე ფენოვან ელექტროსაიზოლაციო მასალებს შორის გამოვყოფთ ტექსტოლიტს, გეტინაკებს, მინაბოჭკებს. ეს ლამინატები, რომლებიც იყენებენ სილიკონს ან რეზოლის ფისებს, როგორც შემკვრელს, შესანიშნავი დიელექტრიკაა.
ფენომენის მიზეზები
დიელექტრიკის დაშლის სხვადასხვა მიზეზი არსებობს. აქედან გამომდინარე, ჯერ კიდევ არ არსებობს უნივერსალური თეორია, რომელიც სრულად ახსნის ამ ფიზიკურ პროცესს. საიზოლაციო ვარიანტის მიუხედავად, ავარიის შემთხვევაში, იქმნება სპეციალური გამტარობის არხი, რომლის სიდიდე იწვევს მოკლე ჩართვას ამ ელექტრო მოწყობილობაში. რა შედეგები მოჰყვება ასეთ პროცესს? დიდია გადაუდებელი შემთხვევების ალბათობა, რის შედეგადაცელექტრომოწყობილობა ამოიღება.
საიზოლაციო სისტემიდან გამომდინარე, ავარიას შეიძლება ჰქონდეს განსხვავებული გამოვლინებები. მყარი დიელექტრიკებისთვის, არხი ინარჩუნებს მნიშვნელოვან გამტარობას დენის გამორთვის შემდეგაც კი. აირისებრი და თხევადი ელექტრო საიზოლაციო მასალები ხასიათდება დამუხტული ელექტრონების მაღალი მობილურობით. აქედან გამომდინარე, ხდება ავარიის არხის მყისიერი აღდგენა ძაბვის ცვლილების გამო.
სითხეებში რღვევა გამოწვეულია სხვადასხვა პროცესებით. პირველ რიგში, ელექტროდებს შორის სივრცეში წარმოიქმნება ოპტიკური არაერთგვაროვნება, ამ ადგილებში სითხე კარგავს გამჭვირვალობას. ა.გემანტის თეორია თხევადი დიელექტრიკის დაშლას ემულსიად განიხილავს. მეცნიერთა მიერ ჩატარებული გამოთვლებით, ელექტრული ველის მოქმედების გამო, ტენიანობის წვეთები წაგრძელებული დიპოლის ფორმას იღებს. მაღალი ველის სიმტკიცის შემთხვევაში ისინი ერწყმის ერთმანეთს, რაც ხელს უწყობს გამონადენს წარმოქმნილ არხში.
ბევრი ექსპერიმენტის ჩატარებისას აღმოჩნდა, რომ თუ სითხეში არის აირი, მაშინ ძაბვის მკვეთრი მატებით, ბუშტები გაჩნდება დაშლამდე. ამავდროულად, ასეთი სითხეების დაშლის ძაბვა მცირდება წნევის კლებასთან ან ტემპერატურის მატებასთან ერთად.
დასკვნა
თანამედროვე დიელექტრიკული მასალები იხვეწება ელექტრო ინდუსტრიის განვითარებასთან ერთად. დღეისათვის, სხვადასხვა ტიპის დიელექტრიკის შექმნის ტექნოლოგია იმდენად მოდერნიზებულია, რომ შესაძლებელია მაღალი ეფექტურობით იაფფასიანი დიელექტრიკის შექმნა.
მათ შორისყველაზე მოთხოვნადი მასალები შესაბამისი მახასიათებლებით განსაკუთრებულ ინტერესს იწვევს მინის და მინის მინანქრებისთვის. ინსტალაცია, ტუტე, ნათურა, კონდენსატორი, ამ მასალის სხვა ტიპები არის ამორფული სტრუქტურის ნივთიერებები. როდესაც ნარევს ემატება კალციუმის და ალუმინის ოქსიდები, შესაძლებელია მასალის დიელექტრიკული თვისებების გაუმჯობესება და დაშლის ალბათობის შემცირება.
მინის მინანქრები არის მასალები, რომლებშიც მინის თხელი ფენა დეპონირებულია ლითონის ზედაპირზე. ეს ტექნოლოგია უზრუნველყოფს საიმედო დაცვას კოროზიისგან.
ელექტროსაიზოლაციო მახასიათებლების მქონე ყველა მასალა ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე ტექნოლოგიებში. თუ დიელექტრიკის ავარია დროულად აღიკვეთება, სავსებით შესაძლებელია ძვირადღირებული აღჭურვილობის დაზიანების თავიდან აცილება.
