May mga dielectric na katangian ang ilang materyales na ginagamit sa mga electrical appliances at power supply circuit, ibig sabihin, mataas ang resistensya ng mga ito sa kasalukuyang. Ang kakayahang ito ay nagpapahintulot sa kanila na hindi pumasa sa kasalukuyang, at samakatuwid ay ginagamit ang mga ito upang lumikha ng pagkakabukod para sa mga kasalukuyang nagdadala ng mga bahagi. Ang mga de-koryenteng insulating materyales ay idinisenyo hindi lamang upang paghiwalayin ang mga bahagi na nagdadala ng kasalukuyang, ngunit din upang lumikha ng proteksyon laban sa mga mapanganib na epekto ng electric current. Halimbawa, ang mga kable ng kuryente ng mga electrical appliances ay natatakpan ng insulasyon.
Mga electrical insulating material at ang kanilang mga aplikasyon
Ang mga electrical insulating material ay malawakang ginagamit sa industriya, paggawa ng radyo at instrumento, at sa pagbuo ng mga de-koryenteng network. Ang normal na operasyon ng isang electrical appliance o ang kaligtasan ng isang power supply circuit ay higit na nakasalalay saginamit na dielectrics. Tinutukoy ng ilang parameter ng isang materyal na inilaan para sa electrical insulation ang kalidad at kakayahan nito.
Ang paggamit ng mga insulating material ay napapailalim sa mga regulasyong pangkaligtasan. Ang integridad ng pagkakabukod ay ang susi sa ligtas na trabaho na may electric current. Napakadelikadong gumamit ng mga device na may sira na pagkakabukod. Kahit na ang bahagyang kuryente ay maaaring magkaroon ng epekto sa katawan ng tao.
Mga katangian ng dielectrics
Ang mga electrical insulating material ay dapat may ilang partikular na katangian upang maisagawa ang kanilang mga function. Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga dielectric at conductor ay ang malaking dami ng resistivity (109–1020 ohm cm). Ang electrical conductivity ng conductors kumpara sa dielectrics ay 15 beses na mas malaki. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga insulator sa pamamagitan ng kanilang likas na katangian ay may ilang beses na mas kaunting mga libreng ions at electron, na nagbibigay ng kasalukuyang kondaktibiti ng materyal. Ngunit kapag pinainit ang materyal, mas marami ang mga ito, na nag-aambag sa pagtaas ng electrical conductivity.
Pagkilala sa pagitan ng aktibo at passive na katangian ng dielectrics. Para sa mga materyales sa insulating, ang mga passive na katangian ay pinakamahalaga. Ang dielectric na pare-pareho ng materyal ay dapat na mas mababa hangga't maaari. Pinapayagan nito ang isolator na huwag ipasok ang mga kapasidad ng parasitiko sa circuit. Para sa materyal na ginagamit bilang dielectric ng isang capacitor, ang dielectric constant ay dapat, sa kabaligtaran, ay kasing laki hangga't maaari.
Mga opsyon sa pagkakabukod
Sa mga pangunahing parameterKabilang sa electrical insulation ang lakas ng kuryente, resistivity ng kuryente, relative permittivity, dielectric loss angle. Kapag sinusuri ang mga katangian ng electrical insulating ng materyal, ang pagtitiwala ng mga nakalistang katangian sa mga magnitude ng electric current at boltahe ay isinasaalang-alang din.
Ang mga produktong pang-insulating elektrikal at materyales ay may mas malaking lakas ng kuryente kumpara sa mga conductor at semiconductors. Mahalaga rin para sa dielectric ang katatagan ng mga partikular na halaga sa panahon ng pag-init, pagtaas ng boltahe at iba pang mga pagbabago.
Pag-uuri ng mga dielectric na materyales
Depende sa kapangyarihan ng kasalukuyang dumadaan sa conductor, iba't ibang uri ng insulation ang ginagamit, na iba-iba sa kanilang mga kakayahan.
Ayon sa kung anong mga parameter ang hinahati ng mga electrical insulating materials? Ang pag-uuri ng mga dielectric ay batay sa kanilang estado ng pagsasama-sama (solid, likido at gas) at pinagmulan (organic: natural at synthetic, inorganic: natural at artipisyal). Ang pinakakaraniwang uri ng solid dielectric, na makikita sa mga kurdon ng mga gamit sa bahay o anumang iba pang mga electrical appliances.
Solid at liquid dielectrics, sa turn, ay nahahati sa mga subgroup. Kasama sa solid dielectrics ang mga barnisado na tela, laminate at iba't ibang uri ng mika. Ang mga wax, langis at tunaw na gas ay likidong electrical insulating materials. Ang mga espesyal na gaseous dielectric ay hindi gaanong ginagamit. Kasama rin sa ganitong uriang natural na electrical insulator ay hangin. Ang paggamit nito ay dahil hindi lamang sa mga katangian ng hangin, na ginagawa itong isang mahusay na dielectric, kundi pati na rin sa ekonomiya nito. Ang paggamit ng hangin bilang insulasyon ay hindi nangangailangan ng karagdagang gastos sa materyal.
Solid Dielectrics
Ang solid electrical insulating materials ay ang pinakamalawak na klase ng dielectrics na ginagamit sa iba't ibang larangan. Ang mga ito ay may iba't ibang kemikal na katangian, at ang dielectric constant ay mula 1 hanggang 50,000.
Ang mga solid dielectric ay nahahati sa non-polar, polar at ferroelectrics. Ang kanilang mga pangunahing pagkakaiba ay sa mga mekanismo ng polariseysyon. Ang klase ng pagkakabukod na ito ay may mga katangian tulad ng paglaban sa kemikal, paglaban sa pagsubaybay, paglaban sa dendritik. Ang paglaban sa kemikal ay ipinahayag sa kakayahang mapaglabanan ang impluwensya ng iba't ibang mga agresibong kapaligiran (acid, alkali, atbp.). Tinutukoy ng tracing resistance ang kakayahang makatiis sa mga epekto ng isang electric arc, at tinutukoy ng dendritic resistance ang pagbuo ng mga dendrite.
Solid dielectrics ay ginagamit sa iba't ibang larangan ng enerhiya. Halimbawa, ang mga ceramic electrical insulating na materyales ay karaniwang ginagamit bilang line at bushing insulators sa mga substation. Ang papel, polimer, fiberglass ay ginagamit bilang pagkakabukod para sa mga de-koryenteng kasangkapan. Para sa mga makina at device, kadalasang ginagamit ang mga barnis, karton, tambalan.
Para sa paggamit sa iba't ibang mga kondisyon ng pagpapatakbo, ang pagkakabukod ay binibigyan ng ilang mga espesyal na katangian sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng iba't ibangmga materyales: paglaban sa init, paglaban sa kahalumigmigan, paglaban sa radiation at paglaban sa hamog na nagyelo. Ang mga insulator na lumalaban sa init ay nakatiis sa mga temperatura hanggang sa 700 °C, kabilang dito ang mga baso at materyales batay sa mga ito, organosilites at ilang polymer. Ang moisture-resistant at tropical-resistant na materyal ay fluoroplastic, na hindi hygroscopic at hydrophobic.
Radiation-resistant insulation ay ginagamit sa mga device na may atomic elements. Kabilang dito ang mga inorganic na pelikula, ilang uri ng polymer, fiberglass at mica-based na materyales. Ang lumalaban sa frost ay mga insulasyon na hindi nawawala ang kanilang mga katangian sa temperatura hanggang sa -90 ° C. Ang mga espesyal na kinakailangan ay inilalagay sa pagkakabukod na inilaan para sa mga aparatong tumatakbo sa espasyo o mga kondisyon ng vacuum. Para sa mga layuning ito, ginagamit ang mga vacuum-tight na materyales, na kinabibilangan ng mga espesyal na ceramics.
Liquid dielectrics
Liquid electrical insulating materials ay kadalasang ginagamit sa mga electrical machine at apparatus. Ang langis ay gumaganap ng papel ng pagkakabukod sa isang transpormer. Kasama rin sa mga liquid dielectric ang mga liquefied gas, unsaturated vaseline at paraffin oils, polyorganosiloxanes, distilled water (purified mula sa mga s alts at impurities).
Ang mga pangunahing katangian ng mga likidong dielectric ay dielectric constant, lakas ng kuryente at electrical conductivity. Gayundin, ang mga de-koryenteng parameter ng mga dielectric ay higit na nakasalalay sa antas ng kanilang paglilinis. Ang mga solid impurities ay maaaring tumaas ang electrical conductivity ng mga likido dahil sa paglaki ng mga libreng ions at electron. Pagdalisay ng mga likido sa pamamagitan ng distillation, ion exchange, atbp. humahantong sa pagtaas ng lakas ng kuryente ng materyal, at sa gayon ay binabawasan ang conductivity ng kuryente nito.
Ang mga likidong dielectric ay nahahati sa tatlong pangkat:
- petroleum oil;
- mga langis ng gulay;
- synthetic fluids.
Ang pinakakaraniwang ginagamit na mga langis ay mga langis ng petrolyo tulad ng mga langis ng transformer, cable at capacitor. Ang mga sintetikong likido (organosilicon at organofluorine compound) ay ginagamit din sa apparatus engineering. Halimbawa, ang mga organosilicon compound ay frost-resistant at hygroscopic, kaya ginagamit ang mga ito bilang insulator sa maliliit na transformer, ngunit ang halaga ng mga ito ay mas mataas kaysa sa presyo ng mga langis ng petrolyo.
Ang mga langis ng gulay ay halos hindi ginagamit bilang mga insulating material sa electrical insulating technology. Kabilang dito ang castor, linseed, hemp at tung oil. Ang mga materyales na ito ay mahinang polar dielectrics at pangunahing ginagamit para sa pagpapabinhi ng mga capacitor ng papel at bilang isang film-forming agent sa mga de-koryenteng insulating varnishes, pintura, at enamel.
Gas dielectrics
Ang pinakakaraniwang gaseous dielectrics ay hangin, nitrogen, hydrogen at SF6 gas. Ang mga electrical insulating gas ay nahahati sa natural at artipisyal. Ang natural na hangin ay ginagamit bilang insulasyon sa pagitan ng mga kasalukuyang nagdadala ng mga bahagi ng mga linya ng kuryente at mga de-koryenteng makina. Bilang isang insulator, ang hangin ay may mga disadvantages na ginagawang imposibleng gamitin ito sa mga selyadong device. Dahil sa pagkakaroon ng mataas na konsentrasyon ng oxygen, ang hangin ay isang oxidizing agent, at sa hindi homogenous na mga field, lumilitaw ang mababang lakas ng kuryente ng hangin.
Ang mga power transformer at high-voltage na cable ay gumagamit ng nitrogen bilang insulation. Ang hydrogen, bilang karagdagan sa pagiging isang electrically insulating material, ay sapilitang pagpapalamig, kaya naman madalas itong ginagamit sa mga de-koryenteng makina. Sa mga selyadong pag-install, ang SF6 ay kadalasang ginagamit. Ang pagpuno ng SF6 gas ay ginagawang explosion-proof ang device. Ginagamit ito sa mga high-voltage circuit breaker dahil sa mga katangian nitong arc-extinguishing.
Mga organikong dielectric
Ang mga organikong dielectric na materyales ay nahahati sa natural at synthetic. Ang mga natural na organikong dielectric ay kasalukuyang bihirang ginagamit, dahil ang paggawa ng mga sintetiko ay lumalawak nang higit at higit, at sa gayon ay binabawasan ang kanilang gastos.
Sa natural na organic dielectrics ay kinabibilangan ng cellulose, rubber, paraffin at vegetable oils (castor oil). Karamihan sa mga synthetic na organic dielectric ay iba't ibang plastic at elastomer na kadalasang ginagamit sa mga electrical appliances sa bahay at iba pang kagamitan.
Inorganic na dielectric
Ang mga inorganic na dielectric na materyales ay nahahati sa natural at artipisyal. Ang pinaka-karaniwan sa mga likas na materyales ay mika, na may kemikal at thermal resistance. Ginagamit din ang phlogopite at muscovite para sa electrical insulation.
Sa artificial inorganicKasama sa mga dielectric ang salamin at mga materyales batay dito, pati na rin ang porselana at keramika. Depende sa aplikasyon, ang artipisyal na dielectric ay maaaring bigyan ng mga espesyal na katangian. Halimbawa, ang feldspar ceramics ay ginagamit para sa mga bushings, na may mataas na dielectric loss tangent.
Fibrous electrical insulating materials
Ang mga hibla na materyales ay kadalasang ginagamit para sa pagkakabukod sa mga de-koryenteng kagamitan at makina. Kabilang dito ang mga materyales na pinagmulan ng halaman (goma, selulusa, tela), sintetikong tela (nylon, capron), gayundin ang mga materyales na gawa sa polystyrene, polyamide, atbp.
Ang mga organikong fibrous na materyales ay lubos na hygroscopic, kaya bihirang gamitin ang mga ito nang walang espesyal na impregnation.
Kamakailan, sa halip na mga organic na materyales, ginamit ang synthetic fiber insulation, na may mas mataas na antas ng heat resistance. Kabilang dito ang glass fiber at asbestos. Ang hibla ng salamin ay pinapagbinhi ng iba't ibang mga barnis at resin upang madagdagan ang mga katangian ng hydrophobic nito. Ang asbestos fiber ay may mababang mekanikal na lakas, kaya madalas na idinagdag dito ang cotton fiber.
