Qual è la rigidità dielettrica di un dielettrico? Proviamo a capire questo termine, ad identificare le caratteristiche di questo indicatore.
Definizioni
I dielettrici sono sostanze che non conducono l'elettricità bene o completamente. Il valore della densità in tale sostanza di portatori di carica (elettroni) non supera i 108 pezzi per centimetro cubo. La caratteristica principale dei materiali isolanti elettrici è la loro capacità di polarizzarsi in un campo esterno. I dielettrici includono sostanze gassose, varie resine, vetro e materiali polimerici. L'isolante chimicamente puro è l'acqua.
Caratteristiche dielettriche
Questo gruppo include piroelettrici, ferroelettrici, rilassatori, piezoelettrici. Le proprietà passive e attive di tali materiali sono utilizzate attivamente nella tecnologia moderna, quindi ci soffermeremo su di esse in modo più dettagliato.
Le proprietà passive degli isolanti si applicano quando vengono utilizzati nei condensatori convenzionali.
I materiali isolanti elettrici sono dielettrici che non consentono la perdita di cariche elettriche. Con il loro aiuto, è possibile separare i circuiti elettrici l'uno dall' altro, parti di dispositivi da parti conduttive. In tali situazionila permittività non ha un ruolo speciale.
I dielettrici attivi (controllati) sono piroelettrici, ferroelettrici, elettroluminofori, materiali per serrande ed emettitori in tecnologia laser.
La domanda di materiali dielettrici aumenta ogni anno. Il motivo è l'aumento della capacità delle imprese industriali e delle istituzioni commerciali.
Inoltre, l'aumento della domanda di dielettrici può essere spiegato dall'aumento del numero di comunicazioni e vari apparecchi elettrici.
Nella tecnologia, la resistenza elettrica degli isolanti è di particolare importanza, associata alla disposizione di molecole e atomi nel reticolo cristallino.
Classificazione
In diverse condizioni, il materiale dielettrico può presentare diverse caratteristiche isolanti, che determinano l'ambito della sua applicazione. Ad esempio, la rigidità dielettrica cambia con la temperatura.
A seconda della struttura, si distinguono materiali isolanti elettrici organici e inorganici.
Con lo sviluppo dell'industria elettrica, anche la produzione di materiali dielettrici dai minerali. La tecnologia è recentemente migliorata così tanto che è stato possibile ridurre significativamente i costi di produzione, di conseguenza i dielettrici minerali hanno sostituito i materiali chimici e naturali.
Materiali dielettrici minerali
Tali composti includono:
- Installazione, alcalina, lampada,vetri del condensatore, costituiti da una miscela di diversi ossidi. Quando si producono ossidi di alluminio, calcio, silicio, la forza elettrica del materiale aumenta.
- Gli sm alti per vetro sono materiali in cui un sottile strato di sm alto viene applicato su una superficie metallica.
- Guide luminose, che sono un tipo speciale di fibra di vetro conduttrice di luce.
- Articoli in ceramica.
- Mica.
- Amianto.
Nonostante una tale varietà di materiali isolanti elettrici, è tutt' altro che sempre possibile sostituire un dielettrico con un altro.
La resistenza elettrica dell'isolamento è una proprietà importante, ma non è l'unica cosa a cui prestare attenzione quando si selezionano tali materiali.
Particolare attenzione è riservata anche alle proprietà termiche, meccaniche, altre fisiche e chimiche, tra cui la capacità di vari tipi di lavorazione, il costo, la disponibilità dei materiali.
Il controllo della rigidità elettrica dell'isolamento viene effettuato al fine di garantire la massima sicurezza di funzionamento di strumenti e dispositivi.
Olio di petrolio isolante elettrico
L'olio per trasformatori, utilizzato per i trasformatori di potenza, ha la massima distribuzione in ingegneria elettrica tra i materiali isolanti liquidi. Riempiono i pori dell'isolamento fibroso, la distanza tra gli avvolgimenti, aumenta la rigidità dielettrica dell'isolamento, favorisce la rimozione del calore. Inoltre, l'olio per trasformatori viene utilizzato attivamente negli interruttori automatici dell'olio ad alta tensione. In tali dispositivi, tra divergentii contatti dell'interruttore interrompono l'arco elettrico, a seguito del quale il canale dell'arco viene rapidamente raffreddato e spento. Per ottenere olii isolanti elettrici minerali petroliferi, viene utilizzato olio, effettuando la sua distillazione graduale con una separazione graduale di una frazione in ogni fase e purificazione dettagliata dalle impurità con acido solforico, seguita da lavaggio ed essiccazione.
La forza elettrica di un tale olio è un valore molto sensibile all'umidità. Anche con una leggera aggiunta di acqua nell'olio si osserva una significativa diminuzione di questa quantità fisica. Sotto l'azione di un campo elettrico, le goccioline di acqua emulsionata vengono attirate nei punti in cui l'intensità del campo ha un valore massimo, a seguito della quale si sviluppa un guasto.
Con una forte diminuzione della forza elettrica dell'olio, contiene non solo molecole d'acqua, ma anche impurità fibrose. Assorbono acqua, che influisce in modo significativo sulle caratteristiche elettriche del dielettrico liquido.
Oli per cavi
Sono utilizzati nella produzione di cavi di alimentazione elettrica. Quando il loro isolamento in carta è impregnato di oli, la rimozione delle perdite di calore aumenta.
Ci sono diversi tipi di oli per cavi. Ad esempio, per l'impregnazione di cavi elettrici in alluminio e guaine di piombo, viene utilizzato olio del marchio KM-25, che ha una viscosità cinematica di almeno 23 millimetri al secondo, un punto di scorrimento non superiore a 1000 gradi. Per aumentare la viscosità dell'olio, viene aggiunta della colofonia oaddensante sintetico.
Prima di utilizzare un dielettrico, verificare la rigidità dielettrica dell'isolamento.
Dielettrici sintetici liquidi
Questi materiali isolanti elettrici sono per alcuni aspetti superiori agli oli di petrolio. Hanno una tendenza all'invecchiamento elettrico, che influisce negativamente sulle proprietà sotto l'influenza di un campo elettrico di maggiore intensità.
Per affrontare questo problema, i condensatori sono impregnati di un dielettrico liquido polare.
Il controllo della rigidità elettrica è una misura obbligatoria per selezionare il tipo di isolante più efficace.
Idrocarburi clorurati
Si ottengono da vari idrocarburi sostituendo uno o più atomi di idrogeno con il cloro. Il tipo più comune di tali dielettrici è il bifenile clorurato. Ha un'elevata viscosità, ha le caratteristiche principali corrispondenti a GOST. La forza elettrica di questo isolante è superiore rispetto ad altri oli di petrolio non polari, quindi, quando lo si utilizza, il volume del condensatore è quasi dimezzato. Tra i vantaggi dei bifenili clorurati, si evidenzia la loro incombustibilità e gli svantaggi sono la tossicità e il costo elevato.
Tra i materiali domestici economici con ottime caratteristiche isolanti, segnaliamo una miscela di isobutene e suoi isomeri (ottol), ottenuta per effetto del cracking dell'olio.
Isolanti naturali
Rosin,che è una resina fragile ottenuta dalla resina, contiene acidi organici nella sua composizione. Si dissolve bene negli oli di petrolio ed è usato come sigillante e impregnante per cavi.
Un sottile strato di olio vegetale, cadendo sulla superficie del materiale, forma una sottile pellicola, aumentando le caratteristiche isolanti del pezzo.
Cause di perdita di forza elettrica
In quei dielettrici che vengono utilizzati nella pratica, ci sono costi gratuiti. Quando gli elettroni si muovono, la conduttività elettrica aumenta. Poiché ci sono poche cariche, gli isolanti superano con successo questo test. La rigidità elettrica degli isolanti determina le principali aree di applicazione industriale.
L'isolamento è necessario per l'isolamento della corrente, il controllo della temperatura, l'intensità del campo elettrico e altre caratteristiche di dispositivi e dispositivi.
Se un piezoelettrico viene utilizzato come dielettrico in un condensatore, cambia le sue caratteristiche lineari sotto l'influenza di una tensione alternata, si trasforma in un generatore di vibrazioni ultrasoniche.
Conclusione
La tecnologia e le caratteristiche di funzionamento delle apparecchiature radioelettroniche ed elettriche determinano requisiti diversi per i parametri dei materiali dielettrici.
Gli isolanti usati per scopi pratici hanno pochi elettroni nel loro volume, quindi a tensione costante fanno passare una corrente minima, chiamata corrente di dispersione.
Se la tensione aumenta,applicato all'isolante, il valore dell'intensità di campo nel dielettrico supererà un certo valore, l'isolante perderà le sue caratteristiche di isolamento elettrico.
La corrente passante che scorre attraverso l'isolatore aumenta e la sua resistenza diminuisce, provocando il cortocircuito degli elettrodi.
Questo fenomeno è chiamato guasto dielettrico. Nel caso in cui la tensione applicata al dielettrico raggiunga un valore critico, si osserva un forte aumento della corrente passante, la tensione sugli elettrodi diminuisce, a seguito di variazioni irreversibili, la resistenza elettrica dell'isolante diminuisce.
A seconda dei parametri di potenza e isolamento energetico, si verifica una scintilla dopo un guasto, che porta a fusione, combustione, rotture e altri cambiamenti sia nel dielettrico che negli elettrodi.
Con la giusta selezione di materiali isolanti elettrici, puoi garantire il buon funzionamento di apparecchi elettrici e dispositivi tecnici.
