ประเภทการสลายตัวของอิเล็กทริก

ก่อนพิจารณากลไกการสลายไดอิเล็กทริกเราจะพยายามค้นหาคุณสมบัติของวัสดุเหล่านี้ วัสดุฉนวนไฟฟ้าเป็นสารที่ช่วยให้คุณสามารถป้องกันชิ้นส่วนของอุปกรณ์ไฟฟ้าหรือองค์ประกอบวงจรที่มีศักย์ไฟฟ้าต่างกัน

คุณสมบัติของวัสดุ

เมื่อเทียบกับวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าฉนวนตัวบ่งชี้ความต้านทานไฟฟ้าสูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญ คุณสมบัติทั่วไปของวัสดุเหล่านี้ถือเป็นการสร้างสนามไฟฟ้าที่ทรงพลังเช่นเดียวกับการสะสมพลังงาน คุณสมบัตินี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวเก็บประจุ

การจัดหมวดหมู่

ตามสถานะของการรวมตัวฉนวนไฟฟ้าทั้งหมดวัสดุถูกแบ่งออกเป็นของเหลวก๊าซของแข็ง ไดอิเล็กทริกกลุ่มสุดท้ายมีขนาดใหญ่ที่สุด ซึ่งรวมถึงพลาสติกเซรามิกวัสดุโพลีเมอร์สูง

วัสดุฉนวนไฟฟ้าแบ่งออกเป็นอนินทรีย์และอินทรีย์ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบทางเคมี

คาร์บอนทำหน้าที่เป็นองค์ประกอบทางเคมีหลักในฉนวนอินทรีย์ วัสดุอนินทรีย์ทนต่ออุณหภูมิสูงสุด: เซรามิกไมกา

ขึ้นอยู่กับวิธีการรับไดอิเล็กทริกเป็นเรื่องปกติที่จะแบ่งออกเป็นสังเคราะห์และธรรมชาติ (ธรรมชาติ) แต่ละสายพันธุ์มีลักษณะเฉพาะ ปัจจุบันสารสังเคราะห์เป็นกลุ่มใหญ่

วัสดุอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งเป็นตัวเลือกแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ย่อยแยกตามโครงสร้างองค์ประกอบลักษณะทางเทคโนโลยีของวัสดุ ตัวอย่างเช่นมีขี้ผึ้งเซรามิกแร่ฉนวนฟิล์ม

วัสดุทั้งหมดนี้มีลักษณะทางไฟฟ้าการนำไฟฟ้า. เมื่อเวลาผ่านไปจะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงของค่าปัจจุบันสำหรับสารดังกล่าวเนื่องจากกระแสการดูดซึมลดลง จากช่วงเวลาหนึ่งมีเพียงกระแสไฟฟ้าที่มีอยู่ในวัสดุฉนวนไฟฟ้าตามค่าที่คุณสมบัติของวัสดุนี้ขึ้นอยู่

คุณลักษณะกระบวนการ

ถ้าความแรงของสนามไฟฟ้ามีค่าที่มากกว่าค่าความเป็นฉนวนจะเกิดการแตกตัวของอิเล็กทริก นี่คือกระบวนการทำลายล้างของมัน มันนำไปสู่การสูญเสียคุณสมบัติของฉนวนไฟฟ้าดั้งเดิมที่บริเวณแยกย่อยของวัสดุดังกล่าว

แรงดันไฟฟ้าสลายคือค่าที่เกิดการสลายตัวของอิเล็กทริก

ความแข็งแรงทางไฟฟ้านั้นมีลักษณะตามค่าของความแรงของสนาม

รายละเอียดของไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งคือกระบวนการไฟฟ้าหรือความร้อน มันขึ้นอยู่กับปรากฏการณ์ที่นำไปสู่การเพิ่มขนาดของกระแสไฟฟ้าในวัสดุฉนวนที่เป็นของแข็ง

รายละเอียดของไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งมีคุณสมบัติลักษณะ:

• การขาดหรือการพึ่งพาอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้าของค่าการนำไฟฟ้า
• ความเป็นฉนวนของวัสดุในสนามสม่ำเสมอโดยไม่คำนึงถึงความหนาของวัสดุอิเล็กทริกที่ใช้
• ขีด จำกัด ของความแข็งแรงเชิงกลที่แคบ
• ประการแรกกระแสจะเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณและการแยกย่อยของไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งจะมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันของกระแส
• ในสนามที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันกระบวนการนี้เกิดขึ้นในสถานที่ที่มีความแรงของสนามสูงสุด

การสลายความร้อน

ปรากฏขึ้นที่อิเล็กทริกขนาดใหญ่การสูญเสียความร้อนของวัสดุจากแหล่งความร้อนอื่น ๆ ด้วยการกำจัดพลังงานความร้อนที่มีคุณภาพต่ำ การสลายตัวของอิเล็กทริกดังกล่าวมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟฟ้าอันเป็นผลมาจากการลดลงอย่างรวดเร็วของความต้านทานในบริเวณที่การนำความร้อนถูกรบกวน มีการสังเกตกระบวนการที่คล้ายกันจนกว่าจะมีการทำลายอิเล็กทริกด้วยความร้อนอย่างสมบูรณ์ในสถานที่ที่อ่อนแอลง ตัวอย่างเช่นวัสดุฉนวนไฟฟ้าที่เป็นของแข็งเดิมจะละลาย

สัญญาณของ

การสลายตัวของอิเล็กทริกมีลักษณะดังต่อไปนี้:

• เกิดขึ้นในสถานที่ของการกระจายความร้อนที่มีคุณภาพต่ำสู่สิ่งแวดล้อม
• แรงดันไฟฟ้าที่สลายตัวจะลดลงเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมเพิ่มขึ้น
• ความเป็นฉนวนเป็นสัดส่วนผกผันกับความหนาของชั้นอิเล็กทริก

ลักษณะทั่วไป

ให้เราอธิบายลักษณะหลักของการแยกย่อยอิเล็กทริกสาระสำคัญของกระบวนการนี้อยู่ที่การสูญเสียคุณสมบัติโดยวัสดุฉนวนไฟฟ้าเมื่อเกินค่าวิกฤตของความแรงของสนามไฟฟ้า กระบวนการนี้มีหลายประเภท:

• การสลายตัวของอิเล็กทริก
• กระบวนการทางความร้อน
• อายุทางเคมีไฟฟ้า

ตัวแปรทางไฟฟ้าเกิดขึ้นจากผลกระทบไอออไนเซชันโดยอิเล็กตรอนเชิงลบซึ่งปรากฏในสนามไฟฟ้าทรงพลัง กระบวนการนี้มาพร้อมกับความหนาแน่นกระแสที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

สาเหตุของกระบวนการระบายความร้อนในฉนวนคือการเพิ่มขึ้นของปริมาณความร้อนที่เกิดจากระบบเนื่องจากผลของการนำไฟฟ้าหรือจากการสูญเสียอิเล็กทริก การสลายนี้ส่งผลให้เกิดการทำลายความร้อนของวัสดุฉนวน

เมื่อแรงดันไฟฟ้าของไดอิเล็กทริกเปลี่ยนไปการเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นในโครงสร้างของวัสดุฉนวนและองค์ประกอบทางเคมีของอิเล็กทริกก็เปลี่ยนไปเช่นกัน เป็นผลให้ความต้านทานของฉนวนลดลงอย่างไม่สามารถย้อนกลับได้ ในกรณีนี้การเกิดอายุทางไฟฟ้าของอิเล็กทริกจะเกิดขึ้น

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซ

การสลายตัวของไดอิเล็กทริกของก๊าซเกิดขึ้นได้อย่างไร?ในช่องว่างของอากาศเนื่องจากรังสีคอสมิกและกัมมันตภาพรังสีมีอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อย อิเล็กตรอนเชิงลบจะถูกเร่งในสนามซึ่งเป็นผลมาจากการที่พวกมันได้รับพลังงานเพิ่มเติมซึ่งค่านี้ขึ้นอยู่กับความแรงของสนามโดยตรงและความยาวเส้นทางเฉลี่ยของอนุภาคก่อนการชนกัน ที่ค่าความแข็งแรงที่มีนัยสำคัญจะสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นของฟลักซ์อิเล็กตรอนซึ่งทำให้เกิดการแตกตัวของช่องว่าง กระบวนการนี้ได้รับอิทธิพลจากปัจจัยหลายประการ สิ่งที่สำคัญที่สุดคือตัวแปรของฟิลด์ มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างความเป็นฉนวนของก๊าซกับความดันและอุณหภูมิ

ของเหลวปานกลาง

การแตกตัวของไดอิเล็กทริกเหลวเกี่ยวข้องกับความบริสุทธิ์ของวัสดุฉนวน มีสามองศา:

• เนื้อหาของสิ่งสกปรกเชิงกลที่เป็นของแข็งและน้ำอิมัลชันในอิเล็กทริก
• ทำความสะอาดทางเทคนิค
• ทำความสะอาดอย่างทั่วถึงและล้างออก

ในของเหลวบริสุทธิ์อย่างระมัดระวังในไดอิเล็กทริกมีเพียงการสลายทางไฟฟ้า เนื่องจากความหนาแน่นของของเหลวและก๊าซแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญความยาวของเส้นทางอิเล็กตรอนจึงลดลงซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของความแข็งแรงในการสลายตัว

ในวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่จะใช้ไดอิเล็กทริกเหลวชนิดบริสุทธิ์ในทางเทคนิคโดยอนุญาตให้มีสิ่งสกปรกเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ควรระลึกไว้เสมอว่าแม้แต่น้ำอิมัลชันเพียงเล็กน้อยในวัสดุฉนวนไฟฟ้าเหลวก็ทำให้ความเป็นฉนวนลดลงอย่างมาก

ดังนั้นความเป็นฉนวนและการสลายตัวไดอิเล็กทริกคือปริมาณที่เกี่ยวข้อง ให้เราพิจารณากลไกการสลายในตัวกลางที่เป็นของเหลว หยดน้ำอิมัลชันจะถูกโพลาไรซ์ในสนามไฟฟ้าจากนั้นตกลงไปในช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้า ที่นี่มีการเปลี่ยนรูปรวมเข้าด้วยกันและมีการสร้างสะพานที่มีความต้านทานไฟฟ้าเล็กน้อย มันผ่านพวกเขาที่การสลายเกิดขึ้น การปรากฏตัวของสะพานทำให้ความแข็งแรงของน้ำมันลดลงอย่างมาก

คุณสมบัติของวัสดุฉนวนไฟฟ้า

ประเภทของการแยกย่อยของไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งได้พบการประยุกต์ใช้ในวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่

ในบรรดาอิเล็กทริกเหลวและกึ่งเหลววัสดุที่ใช้ในเทคโนโลยีในปัจจุบันที่น่าสนใจ ได้แก่ น้ำมันหม้อแปลงและตัวเก็บประจุเช่นเดียวกับของเหลวสังเคราะห์: sovtol, sovol

น้ำมันแร่ได้มาจากการกลั่นน้ำมันดิบแบบเศษส่วน มีความแตกต่างในความหนืดและลักษณะทางไฟฟ้าระหว่างแต่ละประเภท

ตัวอย่างเช่นสายเคเบิลและน้ำมันคอนเดนเซอร์มีการทำให้บริสุทธิ์ในระดับสูงดังนั้นจึงมีลักษณะเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม ของเหลวสังเคราะห์ที่ไม่ติดไฟ ได้แก่ ซอฟตอลและโซโวล เพื่อให้ได้สิ่งแรกปฏิกิริยาคลอรีนของผลึกไบฟีนิลจะดำเนินการ ของเหลวหนืดใสนี้เป็นพิษสามารถทำให้เยื่อเมือกระคายเคืองได้ดังนั้นเมื่อทำงานกับอิเล็กทริกดังกล่าวต้องใช้ความระมัดระวังอย่างรอบคอบ

Sovtol เป็นส่วนผสมของไตรคลอโรเบนซีนและโซวอลดังนั้นวัสดุฉนวนนี้จึงมีค่าความหนืดต่ำกว่า

ของเหลวสังเคราะห์ทั้งสองใช้เพื่อชุบตัวเก็บประจุกระดาษสมัยใหม่ที่ติดตั้งในอุปกรณ์อุตสาหกรรม AC และ DC

วัสดุอิเล็กทริกโพลีเมอร์สูงอินทรีย์ประกอบด้วยโมเลกุลของโมโนเมอร์จำนวนมาก อำพันยางธรรมชาติมีลักษณะเป็นฉนวนสูง

วัสดุคล้ายขี้ผึ้งเช่นเซเรซินและพาราฟินมีจุดหลอมเหลวที่แตกต่างกัน ไดอิเล็กทริกดังกล่าวมีโครงสร้างโพลีคาร์บอเนต

ในวิศวกรรมไฟฟ้าสมัยใหม่เป็นที่ต้องการพลาสติกซึ่งเป็นวัสดุผสม ประกอบด้วยโพลีเมอร์เรซินสีย้อมสารทำให้คงตัวและส่วนประกอบที่ทำให้เป็นพลาสติก ขึ้นอยู่กับทัศนคติต่อการให้ความร้อนพวกมันถูกจัดประเภทเป็นวัสดุเทอร์โมพลาสติกและเทอร์โมเซตติง

สำหรับการทำงานในอากาศจะใช้อิเล็กโทรคาร์ดบอร์ดซึ่งมีโครงสร้างที่หนาแน่นกว่าเมื่อเทียบกับวัสดุทั่วไป

ในบรรดาวัสดุฉนวนไฟฟ้าหลายชั้นมีลักษณะเป็นฉนวนเราแยก textolite, getinax, ไฟเบอร์กลาส ลามิเนตเหล่านี้ซึ่งออร์กาโนซิลิกอนหรือเรซินเรซินทำหน้าที่เป็นตัวประสานเป็นไดอิเล็กทริกที่ดี

สาเหตุของปรากฏการณ์

มีสาเหตุหลายประการสำหรับการสลายไดอิเล็กทริก ดังนั้นจึงยังไม่มีทฤษฎีสากลที่จะอธิบายกระบวนการทางกายภาพนี้ได้อย่างสมบูรณ์ โดยไม่คำนึงถึงตัวเลือกฉนวนกันความร้อนในกรณีที่เกิดการแตกหักจะเกิดช่องทางของการนำไฟฟ้าพิเศษขึ้นค่าที่นำไปสู่การลัดวงจรในอุปกรณ์ไฟฟ้านี้ ผลของกระบวนการดังกล่าวคืออะไร? มีความเป็นไปได้สูงที่จะเกิดเหตุฉุกเฉินอันเป็นผลมาจากการที่อุปกรณ์ไฟฟ้าจะถูกปลดประจำการ

ขึ้นอยู่กับระบบฉนวนกันความร้อนสามารถสลายได้มีอาการที่แตกต่างกัน สำหรับไดอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งช่องสัญญาณยังคงมีการนำไฟฟ้าได้อย่างมีนัยสำคัญแม้ว่าจะปิดกระแสไฟฟ้าแล้วก็ตาม วัสดุฉนวนไฟฟ้าที่เป็นก๊าซและของเหลวมีลักษณะความคล่องตัวสูงของอิเล็กตรอนที่มีประจุไฟฟ้า ดังนั้นจึงมีการสังเกตการกู้คืนทันทีของช่องการสลายซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของแรงดันไฟฟ้า

ในของเหลวการสลายเกิดจากหลาย ๆกระบวนการ ประการแรกความไม่เท่าเทียมกันทางแสงเกิดขึ้นในช่องว่างระหว่างขั้วไฟฟ้าในสถานที่เหล่านี้ของเหลวจะสูญเสียความโปร่งใส A. ทฤษฎีของ Gemant ถือว่าการแตกตัวของอิเล็กทริกเหลวเป็นอิมัลชัน ตามการคำนวณของนักวิทยาศาสตร์เนื่องจากการกระทำของสนามไฟฟ้าหยดของความชื้นได้มาในรูปของไดโพลที่ยืดออก ในกรณีที่มีความแรงของสนามสูงพวกมันจะรวมกันซึ่งก่อให้เกิดการปลดปล่อยในช่องที่เกิดขึ้น

ในระหว่างการทดลองมากมายเป็นไปได้ที่จะระบุได้ว่าหากมีก๊าซอยู่ในของเหลวจากนั้นด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วฟองอากาศจะปรากฏขึ้นก่อนที่จะสลายตัว ในกรณีนี้ขนาดของแรงดันไฟฟ้าสลายของของเหลวดังกล่าวจะลดลงเมื่อความดันลดลงหรือเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น

ข้อสรุป

วัสดุอิเล็กทริกที่ทันสมัยปรับปรุงด้วยการพัฒนาอุตสาหกรรมไฟฟ้า ในปัจจุบันเทคโนโลยีในการสร้างไดอิเล็กทริกประเภทต่างๆได้รับการปรับปรุงให้ทันสมัยมากขึ้นจนสามารถสร้างไดอิเล็กทริกที่มีราคาไม่แพงพร้อมคุณสมบัติที่มีประสิทธิภาพสูง

ในบรรดาวัสดุที่มีความต้องการมากที่สุดด้วยแก้วและเคลือบแก้วมีความน่าสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากมีลักษณะเฉพาะ การติดตั้งอัลคาไลน์หลอดไฟตัวเก็บประจุและวัสดุประเภทอื่น ๆ นี้เป็นสารที่มีโครงสร้างอสัณฐาน การเพิ่มแคลเซียมและอลูมิเนียมออกไซด์ลงในส่วนผสมจะทำให้คุณสมบัติทางอิเล็กทริกของวัสดุดีขึ้นและลดความน่าจะเป็นของการสลาย

เคลือบแก้วเป็นวัสดุที่ใช้กระจกชั้นบาง ๆ กับพื้นผิวโลหะ เทคโนโลยีนี้ให้การป้องกันการกัดกร่อนที่เชื่อถือได้

วัสดุทั้งหมดที่มีฉนวนไฟฟ้ามีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเทคโนโลยีสมัยใหม่ หากมีการป้องกันการสลายตัวของอิเล็กทริกอย่างทันท่วงทีสามารถป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ราคาแพงได้