Цахилгаан хэрэгсэл, цахилгаан хангамжийн хэлхээнд ашигладаг зарим материал нь диэлектрик шинж чанартай, өөрөөр хэлбэл гүйдэлд тэсвэртэй байдаг. Энэ чадвар нь тэднийг гүйдэл дамжуулахгүй байх боломжийг олгодог тул гүйдэл дамжуулах хэсгүүдийн тусгаарлагчийг бий болгоход ашигладаг. Цахилгаан тусгаарлагч материал нь зөвхөн гүйдэл дамжуулах хэсгүүдийг салгах төдийгүй цахилгаан гүйдлийн аюултай нөлөөллөөс хамгаалах хамгаалалтыг бий болгох зорилготой юм. Жишээлбэл, цахилгаан хэрэгслийн цахилгааны утаснууд нь тусгаарлагчаар хучигдсан байдаг.
Цахилгаан тусгаарлагч материал ба тэдгээрийн хэрэглээ
Цахилгаан тусгаарлагч материалыг үйлдвэрлэл, радио, багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэх, цахилгаан сүлжээг хөгжүүлэхэд өргөн ашигладаг. Цахилгаан хэрэгслийн хэвийн ажиллагаа эсвэл цахилгаан тэжээлийн хэлхээний аюулгүй байдал нь үүнээс ихээхэн хамаардагашигласан диэлектрик. Цахилгаан тусгаарлагчид зориулагдсан материалын зарим үзүүлэлтүүд нь түүний чанар, чадварыг тодорхойлдог.
Тусгаарлагч материалыг ашиглах нь аюулгүй байдлын дүрэм журмын дагуу явагдана. Тусгаарлагчийн бүрэн бүтэн байдал нь цахилгаан гүйдэлд аюулгүй ажиллах түлхүүр юм. Гэмтсэн тусгаарлагчтай төхөөрөмжийг ашиглах нь маш аюултай. Бага зэрэг цахилгаан гүйдэл ч хүний биед нөлөөлнө.
Диэлектрикийн шинж чанарууд
Цахилгаан тусгаарлагч материал нь үүргээ гүйцэтгэхийн тулд тодорхой шинж чанартай байх ёстой. Диэлектрик ба дамжуулагчийн гол ялгаа нь их хэмжээний эсэргүүцэл (109-1020 ом см) юм. Диэлектриктэй харьцуулахад дамжуулагчийн цахилгаан дамжуулах чанар 15 дахин их байдаг. Энэ нь тусгаарлагчид мөн чанараараа материалын гүйдэл дамжуулах чадварыг хангадаг чөлөөт ион ба электрон хэд дахин бага байдагтай холбоотой юм. Гэхдээ материалыг халаахад тэдгээр нь илүү их байдаг бөгөөд энэ нь цахилгаан дамжуулах чадварыг нэмэгдүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг.
Диэлектрикийн идэвхтэй ба идэвхгүй шинж чанарыг ялгах. Тусгаарлагч материалын хувьд идэвхгүй шинж чанар нь хамгийн чухал юм. Материалын диэлектрик тогтмол нь аль болох бага байх ёстой. Энэ нь тусгаарлагчийг хэлхээнд шимэгчийн багтаамж оруулахгүй байх боломжийг олгодог. Конденсаторын диэлектрик болгон ашигладаг материалын хувьд диэлектрик тогтмол нь эсрэгээрээ аль болох их байх ёстой.
Тусгаарлалтын сонголтууд
Үндсэн параметрүүд рүүцахилгаан тусгаарлагчид цахилгаан хүч, цахилгаан эсэргүүцэл, харьцангуй нэвтрүүлэх чадвар, диэлектрик алдагдлын өнцөг орно. Материалын цахилгаан тусгаарлагч шинж чанарыг үнэлэхдээ жагсаасан шинж чанаруудын цахилгаан гүйдэл ба хүчдэлийн хэмжээнээс хамаарах байдлыг харгалзан үзнэ.
Цахилгаан тусгаарлагч бүтээгдэхүүн, материал нь дамжуулагч ба хагас дамжуулагчтай харьцуулахад илүү их цахилгаан хүч чадалтай байдаг. Диэлектрикийн хувьд халаалт, хүчдэлийн өсөлт болон бусад өөрчлөлтийн үед тодорхой утгуудын тогтвортой байдал чухал юм.
Диэлектрик материалын ангилал
Дамжуулагчаар дамжин өнгөрөх гүйдлийн хүчнээс хамааран өөр өөр төрлийн тусгаарлагчийг ашигладаг бөгөөд тэдгээр нь чадвараараа ялгаатай байдаг.
Цахилгаан тусгаарлагч материалыг ямар үзүүлэлтээр нь хуваадаг вэ? Диэлектрикийн ангиллыг нэгтгэх төлөв (хатуу, шингэн ба хий) ба гарал үүсэл (органик: байгалийн ба синтетик, органик бус: байгалийн ба хиймэл) дээр үндэслэнэ. Гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл эсвэл бусад цахилгаан хэрэгслийн утсан дээр харагдах хатуу диэлектрикийн хамгийн түгээмэл төрөл.
Хатуу ба шингэн диэлектрикүүд нь эргээд дэд бүлэгт хуваагддаг. Хатуу диэлектрик нь лакаар бүрсэн даавуу, ламинат, янз бүрийн төрлийн гялтгануур орно. Лав, тос, шингэрүүлсэн хий нь шингэн цахилгаан тусгаарлагч материал юм. Тусгай хийн диэлектрикийг бага ашигладаг. Энэ төрөлд мөн багтанаБайгалийн цахилгаан тусгаарлагч нь агаар юм. Түүний хэрэглээ нь зөвхөн агаарын шинж чанараас шалтгаалж, түүнийг маш сайн диэлектрик болгодог төдийгүй хэмнэлттэй байдаг. Агаарыг дулаалга болгон ашиглах нь нэмэлт материалын зардал шаарддаггүй.
Хатуу диэлектрик
Цахилгаан тусгаарлагч материалууд нь төрөл бүрийн салбарт хэрэглэгддэг диэлектрикүүдийн хамгийн өргөн ангилал юм. Тэдгээр нь өөр өөр химийн шинж чанартай бөгөөд диэлектрик тогтмол нь 1-ээс 50,000 хооронд хэлбэлздэг.
Хатуу диэлектрикийг туйл биш, туйл, төмөр цахилгаан гэж хуваадаг. Тэдний гол ялгаа нь туйлшралын механизмд байдаг. Энэ ангиллын тусгаарлагч нь химийн эсэргүүцэл, мөрдөх эсэргүүцэл, дендритик эсэргүүцэл зэрэг шинж чанартай байдаг. Химийн эсэргүүцэл нь янз бүрийн түрэмгий орчин (хүчил, шүлт гэх мэт) -ийн нөлөөг тэсвэрлэх чадвараар илэрхийлэгддэг. Мөшгих эсэргүүцэл нь цахилгаан нумын нөлөөг тэсвэрлэх чадварыг, дендритийн эсэргүүцэл нь дендрит үүсэхийг тодорхойлдог.
Хатуу диэлектрикийг эрчим хүчний янз бүрийн салбарт ашигладаг. Жишээлбэл, керамик цахилгаан тусгаарлагч материалыг дэд станцуудад шугам, бутны тусгаарлагч болгон ихэвчлэн ашигладаг. Цаас, полимер, шилэн материалыг цахилгаан хэрэгслийн дулаалга болгон ашигладаг. Машин болон төхөөрөмжүүдийн хувьд лак, картон, нийлмэл материалыг ихэвчлэн ашигладаг.
Ашиглалтын янз бүрийн нөхцөлд ашиглахын тулд дулаалга нь өөр өөр зүйлсийг хослуулан зарим тусгай шинж чанарыг өгдөгматериал: халуунд тэсвэртэй, чийгийн эсэргүүцэл, цацрагийн эсэргүүцэл, хяруу эсэргүүцэл. Халуунд тэсвэртэй тусгаарлагч нь 700 ° C хүртэл температурыг тэсвэрлэх чадвартай бөгөөд үүнд шил, тэдгээрт суурилсан материал, органозилит, зарим полимер орно. Чийгэнд тэсвэртэй, халуун орны нөхцөлд тэсвэртэй материал нь флюропластик бөгөөд энэ нь гигроскопгүй, уснаас хамгаалдаг.
Цацрагт тэсвэртэй тусгаарлагчийг атомын элементтэй төхөөрөмжид ашигладаг. Үүнд органик бус хальс, зарим төрлийн полимер, шилэн болон гялтгануурт суурилсан материалууд орно. Хүйтэнд тэсвэртэй нь -90 ° C хүртэл температурт шинж чанараа алддаггүй тусгаарлагч юм. Сансар огторгуй эсвэл вакуум орчинд ажилладаг төхөөрөмжид зориулагдсан тусгаарлагчид тусгай шаардлага тавьдаг. Эдгээр зорилгоор вакуум үл нэвтрэх материалыг ашигладаг бөгөөд үүнд тусгай керамик орно.
Шингэн диэлектрик
Шингэн цахилгаан тусгаарлагч материалыг ихэвчлэн цахилгаан машин, төхөөрөмжид ашигладаг. Газрын тос нь трансформаторын тусгаарлагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Шингэн диэлектрикт шингэрүүлсэн хий, ханаагүй вазелин ба парафины тос, полиорганосилоксан, нэрмэл ус (давс, хольцоос цэвэршүүлсэн) орно.
Шингэн диэлектрикийн үндсэн шинж чанарууд нь диэлектрикийн тогтмол байдал, цахилгааны хүч ба цахилгаан дамжуулах чанар юм. Мөн диэлектрикийн цахилгаан параметрүүд нь тэдгээрийн цэвэршүүлэх зэргээс ихээхэн хамаардаг. Хатуу хольц нь чөлөөт ион ба электронуудын өсөлтөөс болж шингэний цахилгаан дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлдэг. Шингэнийг нэрэх, ион солилцох гэх мэт аргаар цэвэршүүлэх. материалын цахилгаан бат бэхийг нэмэгдүүлж улмаар цахилгаан дамжуулах чанарыг нь бууруулдаг.
Шингэн диэлектрикийг гурван бүлэгт хуваадаг:
- газрын тосны тос;
- ургамлын тос;
- нийлэг шингэн.
Хамгийн өргөн хэрэглэгддэг тос нь трансформатор, кабель, конденсаторын тос зэрэг нефтийн тос юм. Синтетик шингэнийг (цахиур болон органик фторын нэгдлүүд) мөн аппаратын инженерчлэлд ашигладаг. Жишээлбэл, цахиурын органик нэгдлүүд нь хүйтэнд тэсвэртэй, ус чийгэнд тэсвэртэй байдаг тул жижиг оврын трансформаторуудад тусгаарлагч болгон ашигладаг ч өртөг нь нефтийн тосны үнээс өндөр байдаг.
Ургамлын тосыг цахилгаан тусгаарлагч технологид дулаалгын материал болгон бараг ашигладаггүй. Үүнд кастор, маалинган үр, олсны ургамал, тунг тос зэрэг орно. Эдгээр материалууд нь сул туйлт диэлектрик бөгөөд ихэвчлэн цаасан конденсаторыг шингээх, цахилгаан тусгаарлагч лак, будаг, паалан зэрэгт хальс үүсгэгч бодис болгон ашигладаг.
Хийн диэлектрик
Хамгийн түгээмэл хий хэлбэртэй диэлектрик нь агаар, азот, устөрөгч, SF6 хий юм. Цахилгаан тусгаарлагч хий нь байгалийн ба хиймэл гэж хуваагддаг. Байгалийн агаарыг цахилгаан шугамын гүйдэл дамжуулах хэсгүүд болон цахилгаан машинуудын хооронд тусгаарлагч болгон ашигладаг. Тусгаарлагчийн хувьд агаар нь битүүмжилсэн төхөөрөмжид ашиглах боломжгүй сул талуудтай байдаг. Хүчилтөрөгчийн өндөр концентрацитай тул агаар нь исэлдүүлэгч бодис бөгөөд нэгэн төрлийн бус талбайд агаарын цахилгааны хүч бага байдаг.
Цахилгааны трансформатор болон өндөр хүчдэлийн кабель нь азотыг тусгаарлагч болгон ашигладаг. Устөрөгч нь цахилгаан тусгаарлагч материалаас гадна албадан хөргөх чадвартай тул цахилгаан машинд ихэвчлэн ашиглагддаг. Битүүмжилсэн суурилуулалтанд SF6 ихэвчлэн ашиглагддаг. SF6 хийгээр дүүргэх нь төхөөрөмжийг тэсрэлтээс хамгаалдаг. Энэ нь нум унтраах шинж чанартай тул өндөр хүчдэлийн таслууруудад ашиглагддаг.
Органик диэлектрик
Органик диэлектрик материалыг байгалийн болон синтетик гэж хуваадаг. Байгалийн органик диэлектрикийг одоогоор нэн ховор ашиглаж байна, учир нь нийлэг диэлектрикийн үйлдвэрлэл улам бүр өргөжиж, улмаар өртөг нь буурч байна.
Байгалийн органик диэлектрикт целлюлоз, резин, парафин, ургамлын тос (касторын тос) орно. Синтетик органик диэлектрикүүдийн ихэнх нь гэр ахуйн цахилгаан хэрэгсэл болон бусад тоног төхөөрөмжид ихэвчлэн ашиглагддаг төрөл бүрийн хуванцар болон эластомерууд юм.
Органик бус диэлектрик
Органик бус диэлектрик материалыг байгалийн ба хиймэл гэж хуваадаг. Байгалийн материалаас хамгийн түгээмэл нь химийн болон дулааны эсэргүүцэлтэй гялтгануур юм. Флогопит ба мусковитыг мөн цахилгаан тусгаарлагчид ашигладаг.
Хиймэл органик бусдиэлектрик нь шил, түүн дээр суурилсан материал, түүнчлэн шаазан, керамик зэрэг орно. Хэрэглээнээс хамааран хиймэл диэлектрик нь тусгай шинж чанарыг өгч болно. Жишээлбэл, хээрийн жоншны шаазан эдлэлийг диэлектрик алдагдлын тангенс ихтэй бутанд ашигладаг.
Шилэн цахилгаан тусгаарлагч материал
Шилэн материалыг ихэвчлэн цахилгаан хэрэгсэл, машинд дулаалга хийхэд ашигладаг. Үүнд ургамлын гаралтай материал (резин, целлюлоз, даавуу), синтетик нэхмэл эдлэл (нейлон, капрон), түүнчлэн полистирол, полиамид гэх мэт материалууд орно.
Органик фиброз материал нь чийг шингээх чадвар сайтай тул тусгай нэвчилтгүйгээр хэрэглэх нь ховор.
Сүүлийн үед органик материалын оронд дулаан тэсвэрлэх чадвар өндөртэй нийлэг шилэн тусгаарлагчийг ашиглах болсон. Үүнд шилэн шилэн ба асбест орно. Шилэн эслэгийг янз бүрийн лак, давирхайгаар шингээж, түүний гидрофобик шинж чанарыг нэмэгдүүлдэг. Асбестын эслэг нь механик бат бөх чанар багатай тул хөвөн эслэгийг ихэвчлэн нэмдэг.
