Was ist die Durchschlagsfestigkeit eines Dielektrikums? Versuchen wir, diesen Begriff zu verstehen, um die Merkmale dieses Indikators zu identifizieren.
Definitionen
Dielektrika sind Stoffe, die Elektrizität nicht gut oder nicht vollständig leiten. Der Wert der Dichte in einer solchen Substanz von Ladungsträgern (Elektronen) überschreitet 108 Stück pro Kubikzentimeter nicht. Die Haupteigenschaft von elektrischen Isoliermaterialien ist ihre Fähigkeit, in einem äußeren Feld zu polarisieren. Dielektrika umfassen gasförmige Substanzen, verschiedene Harze, Glas und Polymermaterialien. Der chemisch reine Isolator ist Wasser.
Dielektrische Eigenschaften
Diese Gruppe umfasst Pyroelektrika, Ferroelektrika, Relaxoren, Piezoelektrika. Passive und aktive Eigenschaften solcher Materialien werden in der modernen Technologie aktiv genutzt, daher werden wir näher darauf eingehen.
Die passiven Eigenschaften von Isolatoren gelten, wenn sie in konventionellen Kondensatoren verwendet werden.
Elektrische Isolierstoffe sind Dielektrika, die den Verlust elektrischer Ladungen nicht zulassen. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, Stromkreise voneinander zu trennen, Geräteteile von leitfähigen Teilen. In solchen SituationenPermittivität spielt keine besondere Rolle.
Aktive (gesteuerte) Dielektrika sind Pyroelektrika, Ferroelektrika, Elektroluminophore, Materialien für Blenden und Emitter in der Lasertechnik.
Die Nachfrage nach dielektrischen Materialien steigt von Jahr zu Jahr. Grund ist die Kapazitätssteigerung von Industrieunternehmen und Handelsinstitutionen.
Darüber hinaus kann die erhöhte Nachfrage nach Dielektrika durch die Zunahme der Anzahl von Kommunikations- und verschiedenen Elektrogeräten erklärt werden.
In der Technik ist die elektrische Festigkeit von Isolatoren von besonderer Bedeutung, die mit der Anordnung von Molekülen und Atomen im Kristallgitter zusammenhängt.
Klassifizierung
Unter verschiedenen Bedingungen kann das dielektrische Material unterschiedliche Isoliereigenschaften aufweisen, was den Umfang seiner Anwendung bestimmt. Zum Beispiel ändert sich die Durchschlagsfestigkeit mit der Temperatur.
Je nach Struktur werden organische und anorganische Elektroisolierstoffe unterschieden.
Mit der Entwicklung der Elektroindustrie entwickelte sich auch die Herstellung dielektrischer Materialien aus Mineralien. Die Technologie hat sich in letzter Zeit so stark verbessert, dass die Produktionskosten erheblich gesenkt werden konnten, wodurch mineralische Dielektrika chemische und natürliche Materialien ersetzt haben.
Mineralische dielektrische Materialien
Zu diesen Verbindungen gehören:
- Installation, Alkaline, Lampe,Kondensatorgläser, bestehend aus einer Mischung verschiedener Oxide. Bei der Herstellung von Oxiden aus Aluminium, Calcium, Silizium erhöht sich die elektrische Festigkeit des Materials.
- Glasemails sind Materialien, bei denen eine dünne Emailschicht auf eine Metalloberfläche aufgetragen wird.
- Lichtleiter, das ist eine spezielle Art von lichtleitendem Fiberglas.
- Keramikartikel.
- Glimmer.
- Asbest.
Trotz einer solchen Vielf alt an elektrischen Isoliermaterialien ist es bei weitem nicht immer möglich, ein Dielektrikum durch ein anderes zu ersetzen.
Die elektrische Festigkeit der Isolierung ist eine wichtige Eigenschaft, aber nicht die einzige, auf die bei der Auswahl solcher Materialien zu achten ist.
Besonderes Augenmerk wird auch auf thermische, mechanische, andere physikalische und chemische Eigenschaften gelegt, einschließlich der Fähigkeit zu verschiedenen Arten der Verarbeitung, Kosten, Verfügbarkeit von Materialien.
Die Überprüfung der elektrischen Festigkeit der Isolierung wird durchgeführt, um die maximale Sicherheit des Betriebs von Instrumenten und Geräten zu gewährleisten.
Elektrische Isolieröle auf Erdölbasis
Transformatoröl, das für Leistungstransformatoren verwendet wird, hat in der Elektrotechnik unter den flüssigen Isolierstoffen die größte Verbreitung. Sie füllen die Poren in der Faserisolierung, den Abstand zwischen den Windungen, erhöht die Durchschlagsfestigkeit der Isolierung, fördert die Wärmeabfuhr. Darüber hinaus wird Transformatorenöl aktiv in Hochspannungsöl-Leistungssch altern verwendet. Bei solchen Geräten ist zwischen divergentDie Kontakte des Sch alters unterbrechen den Lichtbogen, wodurch der Lichtbogenkanal schnell abgekühlt und gelöscht wird. Zur Gewinnung von Elektroisolierölen auf Mineralölbasis wird Öl verwendet, dessen stufenweise Destillation mit einer schrittweisen Trennung einer Fraktion in jeder Stufe und einer detaillierten Reinigung von Verunreinigungen mit Schwefelsäure durchgeführt wird, gefolgt von Waschen und Trocknen.
Die elektrische Festigkeit eines solchen Öls ist ein sehr feuchtigkeitsempfindlicher Wert. Bereits bei einer geringen Beimischung von Wasser in das Öl wird eine deutliche Abnahme dieser physikalischen Größe beobachtet. Unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes werden Tröpfchen emulgierten Wassers an die Stellen gezogen, an denen die Feldstärke einen maximalen Wert hat, wodurch es zu einem Durchschlag kommt.
Bei einer starken Abnahme der elektrischen Festigkeit des Öls enthält es nicht nur Wassermoleküle, sondern auch faserige Verunreinigungen. Sie absorbieren Wasser, was die elektrischen Eigenschaften des flüssigen Dielektrikums erheblich beeinflusst.
Kabelöle
Sie werden bei der Herstellung von Stromkabeln verwendet. Wenn ihre Papierisolierung mit Ölen imprägniert ist, erhöht sich die Abfuhr von Wärmeverlusten.
Es gibt verschiedene Arten von Kabelölen. Zum Imprägnieren von Stromkabeln aus Aluminium- und Bleimänteln wird beispielsweise Öl der Marke KM-25 verwendet, das eine kinematische Viskosität von mindestens 23 Millimetern pro Sekunde und einen Pourpoint von nicht mehr als 1000 Grad aufweist. Um die Viskosität des Öls zu erhöhen, wird Kolophonium hinzugefügt odersynthetisches Verdickungsmittel.
Prüfen Sie vor der Verwendung eines Dielektrikums die Durchschlagsfestigkeit der Isolierung.
Flüssige synthetische Dielektrika
Diese elektrischen Isolierstoffe sind Mineralölen in mancher Hinsicht überlegen. Sie neigen zur elektrischen Alterung, was die Eigenschaften unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes mit erhöhter Intensität negativ beeinflusst.
Um dieses Problem zu lösen, werden Kondensatoren mit einem polaren flüssigen Dielektrikum imprägniert.
Die Überprüfung der elektrischen Festigkeit ist eine zwingende Maßnahme zur Auswahl des effektivsten Isolatortyps.
Chlorierte Kohlenwasserstoffe
Sie werden aus verschiedenen Kohlenwasserstoffen gewonnen, indem ein oder mehrere Wasserstoffatome durch Chlor ersetzt werden. Der gebräuchlichste Typ solcher Dielektrika ist chloriertes Biphenyl. Es hat eine hohe Viskosität, hat die Haupteigenschaften, die GOST entsprechen. Die elektrische Festigkeit dieses Isolators ist höher als bei anderen unpolaren Erdölen, daher wird das Volumen des Kondensators bei seiner Verwendung fast halbiert. Unter den Vorteilen von chlorierten Biphenylen heben wir ihre Unbrennbarkeit hervor, und die Nachteile sind Toxizität und hohe Kosten.
Unter den preiswerten Haush altsmaterialien mit hervorragenden Isoliereigenschaften heben wir eine Mischung aus Isobuten und seinen Isomeren (Octol) hervor, die beim Cracken von Öl gewonnen wird.
Natürliche Isolatoren
Kolophonium,das ein aus Harz gewonnenes sprödes Harz ist, enthält in seiner Zusammensetzung organische Säuren. Es löst sich gut in Erdölen und wird als Dicht- und Imprägniermasse für Kabel verwendet.
Eine dünne Schicht Pflanzenöl, die auf die Oberfläche des Materials fällt, bildet einen dünnen Film, der die Isoliereigenschaften des Teils erhöht.
Ursachen für Spannungsverlust
Bei den in der Praxis eingesetzten Dielektrika fallen Gebührenfrei an. Wenn sich Elektronen bewegen, nimmt die elektrische Leitfähigkeit zu. Da es nur wenige Aufladungen gibt, bestehen die Isolatoren diesen Test erfolgreich. Die elektrische Festigkeit von Isolatoren bestimmt die Hauptbereiche ihrer industriellen Anwendung.
Isolierung ist notwendig für Stromisolierung, Temperaturkontrolle, elektrische Feldstärke, andere Eigenschaften, die Geräte und Vorrichtungen haben.
Wenn ein Piezoelektrikum als Dielektrikum in einem Kondensator verwendet wird, ändert es seine linearen Eigenschaften unter dem Einfluss einer Wechselspannung, wird zu einem Generator von Ultraschallschwingungen.
Schlussfolgerung
Technologie und Betriebsmerkmale von funkelektronischen und elektrischen Geräten bestimmen unterschiedliche Anforderungen an die Parameter von dielektrischen Materialien.
Für praktische Zwecke verwendete Isolatoren haben wenige Elektronen in ihrem Volumen, sodass sie bei einer konstanten Spannung einen minimalen Strom durchlassen, der als Leckstrom bezeichnet wird.
Wenn die Spannung steigt,an die Isolation angelegt wird, der Wert der Feldstärke im Dielektrikum einen bestimmten Wert überschreitet, verliert der Isolator seine elektrisch isolierenden Eigenschaften.
Der Durchgangsstrom, der durch den Isolator fließt, nimmt zu und sein Widerstand ab, wodurch die Elektroden kurzgeschlossen werden.
Dieses Phänomen wird als dielektrischer Durchbruch bezeichnet. Wenn die an das Dielektrikum angelegte Spannung einen kritischen Wert erreicht, wird ein starker Anstieg des Durchgangsstroms beobachtet, die Spannung an den Elektroden nimmt ab, infolge irreversibler Änderungen nimmt der elektrische Widerstand des Isolators ab.
Abhängig von den Parametern der Strom- und Energieisolierung entsteht nach einem Durchschlag ein Funke, der zum Schmelzen, Brennen, Reißen und anderen Veränderungen sowohl im Dielektrikum als auch in den Elektroden führt.
Mit der richtigen Auswahl an Elektroisolierstoffen sorgen Sie für einen reibungslosen Betrieb von Elektrogeräten und technischen Geräten.
