¿Qué es la rigidez dieléctrica? Tratemos de entender este término, identifiquemos las características de este indicador.
Definiciones
Los dieléctricos son sustancias que son malaso no conduzca electricidad en absoluto. El valor de la densidad en dicha sustancia de portadores de carga (electrones) no supera las 108 piezas por centímetro cúbico. La principal característica de los materiales aislantes eléctricos es su capacidad para polarizar en un campo externo. Los dieléctricos incluyen sustancias gaseosas, diversas resinas, vidrio y materiales poliméricos. El agua es un aislante químicamente puro.
Características dieléctricas
Este grupo incluye piroeléctricos,ferroeléctricos, relajantes, piezoeléctricos. En la tecnología moderna, las propiedades pasivas y activas de dichos materiales se utilizan activamente, por lo que nos detendremos en ellas con más detalle.
Las propiedades pasivas de los aisladores se utilizan cuando se utilizan en condensadores convencionales.
Se consideran materiales aislantes eléctricosdieléctricos que evitan la pérdida de cargas eléctricas. Con su ayuda, es posible separar circuitos eléctricos entre sí, partes de dispositivos de partes conductoras. En tales situaciones, la constante dieléctrica no juega un papel especial.
Los dieléctricos activos (controlados) son piroeléctricos, ferroeléctricos, electroluminóforos, materiales para compuertas y emisores en tecnología láser.
La demanda de materiales dieléctricos aumenta cada año. La razón es el aumento de la capacidad de las empresas industriales y los establecimientos comerciales.
Además, la mayor demanda de dieléctricos se puede atribuir al aumento en el número de comunicaciones y varios dispositivos eléctricos.
En tecnología, la rigidez dieléctrica de los aislantes, asociada con la disposición de moléculas y átomos en la red cristalina, es de particular importancia.
Clasificación
En diversas condiciones material dieléctricoPuede exhibir diferentes características aislantes, lo que determina el alcance de su aplicación. Por ejemplo, la rigidez dieléctrica cambia según la temperatura.
Dependiendo de la estructura, se distinguen materiales aislantes eléctricos orgánicos e inorgánicos.
Con el desarrollo de la electricidadse formó la industria y la producción de materiales dieléctricos a partir de minerales. Recientemente, la tecnología ha mejorado tanto que ha sido posible reducir significativamente el costo de producción, como resultado, los dieléctricos minerales han reemplazado a los materiales químicos y naturales.
Materiales dieléctricos minerales
Dichos compuestos incluyen:
- Instalación, alcalina, lámpara, vidrios condensadores, constituidos por una mezcla de diferentes óxidos. Con la introducción de óxidos de aluminio, calcio, silicio, aumenta la rigidez dieléctrica del material.
- Los esmaltes de vidrio son materiales en los que se aplica una fina capa de esmalte a una superficie metálica.
- Guías de luz, que son un tipo especial de fibra de vidrio que guía la luz.
- Productos cerámicos.
- Mica.
- Amianto.
A pesar de tal variedad de materiales aislantes eléctricos, no siempre es posible reemplazar un dieléctrico por otro.
La rigidez dieléctrica del aislamiento es una propiedad importante, pero no es la única propiedad sobre la que llama la atención al seleccionar dichos materiales.
También se presta especial atención a las propiedades térmicas, mecánicas y otras propiedades físicas y químicas, incluida la capacidad para diferentes tipos de procesamiento, costo y disponibilidad de materiales.
La prueba de rigidez dieléctrica se lleva a cabo para maximizar la seguridad del funcionamiento de dispositivos y dispositivos.
Aceites de petróleo aislantes eléctricos
Aceite de transformador usado para energíatransformadores, tiene la máxima distribución en ingeniería eléctrica entre los materiales aislantes líquidos. Rellena los poros del aislamiento de fibra, la distancia entre los devanados, aumenta la rigidez dieléctrica del aislamiento y promueve la eliminación del calor. Además, el aceite de transformador se usa ampliamente en interruptores automáticos de aceite de alto voltaje. En tales dispositivos, se interrumpe un arco eléctrico entre los contactos divergentes del interruptor, como resultado de lo cual el canal del arco se enfría y se extingue rápidamente. Para la obtención de aceites minerales de petróleo aislantes eléctricos se utiliza aceite, realizando su destilación escalonada con separación escalonada en cada etapa de la fracción y purificación detallada de impurezas mediante ácido sulfúrico, seguido de lavado y secado.
La rigidez dieléctrica de dicho aceite eses un valor muy sensible a la humedad. Incluso con una mezcla insignificante de agua en el aceite, se observa una disminución significativa de este valor físico. Bajo la acción de un campo eléctrico, las gotas de agua emulsionada se introducen en aquellos lugares en los que la intensidad del campo tiene un valor máximo, como resultado de lo cual se desarrolla una ruptura.
Con una fuerte disminución de la rigidez dieléctrica.Aceites, contiene no solo moléculas de agua, sino también impurezas fibrosas. Absorben agua, lo que afecta significativamente las características eléctricas del fluido dieléctrico.
Aceites para cables
Se utilizan en la fabricación de cables de energía eléctrica. Cuando su aislamiento de papel está impregnado de aceites, aumenta la eliminación de las pérdidas de calor.
Existen diferentes tipos de aceites para cables.Por ejemplo, para la impregnación de cables de alimentación de aluminio y fundas de plomo, se utiliza aceite de la marca KM-25, que tiene una viscosidad cinemática de al menos 23 milímetros por segundo y un punto de fluidez de no más de 1000 grados. Para aumentar la viscosidad del aceite, se le agrega colofonia o un espesante sintético.
Antes de usar el dieléctrico, realice una prueba de rigidez dieléctrica.
Dieléctricos sintéticos líquidos
Estos materiales aislantes eléctricos son superiores enalgunas características de los aceites de petróleo. Tienen tendencia al envejecimiento eléctrico, lo que afecta negativamente a las propiedades bajo la influencia de un campo eléctrico de mayor intensidad.
Para hacer frente a este problema, la impregnación de los condensadores se lleva a cabo con un dieléctrico líquido polar.
La comprobación de la rigidez dieléctrica es una medida obligatoria para seleccionar el tipo de aislante más eficaz.
Hidrocarburos clorados
Se obtienen a partir de diferentes hidrocarburos por sustituciónuno o más átomos de hidrógeno con cloro. El difenilo clorado es el tipo más común de dicho dieléctrico. Tiene una alta viscosidad, tiene características básicas correspondientes a GOST. La fuerza eléctrica de este aislante es más alta que la de otros aceites de petróleo no polares, por lo tanto, al usarlo, el volumen del condensador se reduce casi a la mitad. Entre las ventajas de los bifenilos clorados, destacamos su incombustibilidad, y las desventajas son la toxicidad y el alto costo.
Entre los materiales domésticos económicos con excelentes características aislantes, destacamos una mezcla de isobuteno y sus isómeros (octol), obtenida como resultado del craqueo del aceite.
Aislantes naturales
Colofonia, que es una resina quebradiza obtenidade resina, contiene ácidos orgánicos. Se disuelve bien en aceites de petróleo y se utiliza como compuesto de relleno e impregnación para cables.
Una fina capa de aceite vegetal, que cae sobre la superficie del material, forma una fina película, aumentando las características aislantes de la pieza.
Razones de la pérdida de rigidez dieléctrica.
En aquellos dieléctricos que se utilizan enpráctica, hay cargos gratuitos. Cuando los electrones se mueven, aumenta la conductividad eléctrica. Dado que hay pocos cargos, los aisladores pasan esta prueba con éxito. La rigidez dieléctrica de los aisladores determina las principales áreas de su aplicación industrial.
El aislamiento es necesario para aislar la corriente, ajustar la temperatura, la intensidad del campo eléctrico y otras características que tienen los dispositivos y dispositivos.
Si se usa un piezoeléctrico como dieléctrico en un condensador, cambia sus características lineales bajo la influencia de un voltaje alterno, se convierte en un generador de vibraciones ultrasónicas.
Conclusión
La tecnología y las características del funcionamiento de equipos electrónicos y eléctricos determinan diferentes requisitos para los parámetros de los materiales dieléctricos.
Los aisladores usados en la práctica tienen pocos electrones en su volumen, por lo que cuando el voltaje es constante, pasan una corriente mínima, llamada corriente de fuga.
Si, con un aumento en la tensión aplicada al aislamiento, el valor de la intensidad de campo en el dieléctrico supera un cierto valor, el aislante pierde sus características de aislamiento eléctrico.
La corriente de paso que fluye a través del aislante aumenta y su resistencia disminuye, lo que resulta en un cortocircuito de los electrodos.
Este fenómeno se llama ruptura dieléctrica.En el caso de que el voltaje que se aplica al dieléctrico alcance un valor crítico, se observa un fuerte aumento en la corriente de paso, el voltaje en los electrodos disminuye, como resultado de cambios irreversibles, la resistencia eléctrica del aislador disminuye.
Dependiendo de los parámetros de potencia y aislamiento de energía, surge una chispa después de una ruptura, que conduce a la fusión, combustión, agrietamiento y otros cambios tanto en el dieléctrico como en los electrodos.
Con la selección correcta de materiales aislantes eléctricos, es posible garantizar el buen funcionamiento de los aparatos eléctricos y dispositivos técnicos.
