Электр аспаптары мен қоректендіру тізбегінде қолданылатын кейбір материалдардың диэлектрлік қасиеті бар, яғни токқа төзімділігі жоғары. Бұл қабілет оларға ток өткізбеуге мүмкіндік береді, сондықтан олар ток өткізетін бөліктерге оқшаулау жасау үшін қолданылады. Электроқшаулағыш материалдар тек ток өткізетін бөліктерді бөлуге ғана емес, сонымен қатар электр тогының қауіпті әсерінен қорғаныс жасауға арналған. Мысалы, электр құрылғыларының қуат сымдары оқшаулағышпен жабылған.
Электр оқшаулағыш материалдар және олардың қолданылуы
Электр оқшаулағыш материалдар өнеркәсіпте, радио және аспаптар жасауда, электр желілерін дамытуда кеңінен қолданылады. Электрлік құрылғының қалыпты жұмысы немесе қуат беру тізбегінің қауіпсіздігі негізінен байланыстыдиэлектриктер қолданылады. Электрлік оқшаулауға арналған материалдың кейбір параметрлері оның сапасы мен мүмкіндіктерін анықтайды.
Оқшаулағыш материалдарды пайдалану қауіпсіздік ережелеріне бағынады. Оқшаулаудың тұтастығы электр тогымен қауіпсіз жұмыс істеудің кілті болып табылады. Оқшаулауы зақымдалған құрылғыларды пайдалану өте қауіпті. Тіпті шамалы электр тогы адам ағзасына әсер етуі мүмкін.
Диэлектриктердің қасиеттері
Электр оқшаулағыш материалдар өз функцияларын орындау үшін белгілі бір қасиеттерге ие болуы керек. Диэлектриктер мен өткізгіштердің негізгі айырмашылығы - үлкен көлемдік меншікті кедергі (109–1020 Ом см). Өткізгіштердің электр өткізгіштігі диэлектриктермен салыстырғанда 15 есе артық. Бұл оқшаулағыштардың табиғаты бойынша материалдың ток өткізгіштігін қамтамасыз ететін бос иондар мен электрондардың бірнеше есе аз болуына байланысты. Бірақ материалды қыздырған кезде олардың саны көбірек болады, бұл электр өткізгіштігінің артуына ықпал етеді.
Диэлектриктердің активті және пассивті қасиеттерін ажырату. Оқшаулағыш материалдар үшін пассивті қасиеттер ең маңызды болып табылады. Материалдың диэлектрлік өтімділігі мүмкіндігінше төмен болуы керек. Бұл оқшаулағышқа тізбекке паразиттік сыйымдылықтарды енгізбеуге мүмкіндік береді. Конденсатордың диэлектригі ретінде қолданылатын материал үшін диэлектрлік өтімділік, керісінше, мүмкіндігінше үлкен болуы керек.
Оқшаулау опциялары
Негізгі параметрлергеэлектрлік оқшаулауға электрлік беріктік, электр кедергісі, салыстырмалы өткізгіштік, диэлектрлік шығын бұрышы жатады. Материалдың электр оқшаулау қасиеттерін бағалау кезінде аталған сипаттамалардың электр тогы мен кернеуінің шамасына тәуелділігі де ескеріледі.
Электр оқшаулағыш бұйымдар мен материалдар өткізгіштер мен жартылай өткізгіштермен салыстырғанда үлкен электр беріктігіне ие. Сондай-ақ диэлектрик үшін қыздыру, кернеудің жоғарылауы және басқа өзгерістер кезіндегі нақты мәндердің тұрақтылығы маңызды.
Диэлектрлік материалдардың классификациясы
Өткізгіш арқылы өтетін токтың қуатына байланысты әртүрлі оқшаулау түрлері қолданылады, олар мүмкіндіктері бойынша ерекшеленеді.
Электр оқшаулағыш материалдар қандай параметрлері бойынша бөлінеді? Диэлектриктердің классификациясы олардың агрегаттық күйіне (қатты, сұйық және газ тәрізді) және шығу тегіне (органикалық: табиғи және синтетикалық, бейорганикалық: табиғи және жасанды) негізделген. Тұрмыстық құрылғылардың немесе кез келген басқа электр құрылғыларының сымдарынан көруге болатын қатты диэлектриктердің ең көп таралған түрі.
Қатты және сұйық диэлектриктер өз кезегінде кіші топтарға бөлінеді. Қатты диэлектриктерге лакталған маталар, ламинат және слюданың әртүрлі түрлері жатады. Балауыздар, майлар және сұйытылған газдар сұйық электр оқшаулағыш материалдар болып табылады. Арнайы газ тәрізді диэлектриктер әлдеқайда аз қолданылады. Бұл түрге де кіредітабиғи электр изоляторы ауа болып табылады. Оны пайдалану ауаның сипаттамаларына ғана емес, оны тамаша диэлектрикке айналдырады, сонымен қатар оның үнемділігіне де байланысты. Ауаны оқшаулау ретінде пайдалану қосымша материалдық шығындарды қажет етпейді.
Қатты диэлектриктер
Қатты электрлік оқшаулағыш материалдар әртүрлі салаларда қолданылатын диэлектриктердің ең кең класы болып табылады. Олардың химиялық қасиеттері әртүрлі және диэлектрлік тұрақтысы 1 мен 50 000 аралығында.
Қатты диэлектриктер полюссіз, полярлы және ферроэлектриктерге бөлінеді. Олардың негізгі айырмашылықтары поляризация механизмдерінде. Оқшаулаудың бұл класы химиялық төзімділік, бақылауға төзімділік, дендритті төзімділік сияқты қасиеттерге ие. Химиялық төзімділік әртүрлі агрессивті орталардың (қышқыл, сілті және т.б.) әсеріне төтеп беру қабілетімен көрінеді. Трассалық кедергі электр доғасының әсеріне төтеп беру қабілетін, ал дендриттік кедергі дендриттер түзілуін анықтайды.
Қатты диэлектриктер энергияның әртүрлі салаларында қолданылады. Мысалы, керамикалық электр оқшаулағыш материалдар қосалқы станцияларда желілік және втулка оқшаулағыштары ретінде жиі қолданылады. Электр құрылғыларын оқшаулау ретінде қағаз, полимерлер, шыны талшықтар қолданылады. Машиналар мен құрылғылар үшін лактар, картон, қоспалар жиі қолданылады.
Әртүрлі жұмыс жағдайларында пайдалану үшін оқшаулауға әртүрлі біріктіру арқылы кейбір ерекше қасиеттер беріледіматериалдар: ыстыққа төзімділік, ылғалға төзімділік, радиацияға төзімділік және аязға төзімділік. Ыстыққа төзімді оқшаулағыштар 700 ° C-қа дейінгі температураға төтеп бере алады, оларға көзілдірік және олардың негізіндегі материалдар, органозилиттер және кейбір полимерлер жатады. Ылғалға төзімді және тропиктік ортаға төзімді материал гигроскопиялық емес және гидрофобты болып табылатын фторопластикалық болып табылады.
Радиацияға төзімді оқшаулау атомдық элементтері бар құрылғыларда қолданылады. Оған бейорганикалық пленкалар, полимерлердің кейбір түрлері, шыны талшықтар және слюда негізіндегі материалдар кіреді. Аязға төзімді - -90 ° C-қа дейінгі температурада қасиеттерін жоғалтпайтын оқшаулау. Ғарышта немесе вакуумда жұмыс істейтін құрылғыларға арналған оқшаулауға арнайы талаптар қойылады. Бұл мақсаттар үшін вакуум өткізбейтін материалдар пайдаланылады, оның ішінде арнайы керамика бар.
Сұйық диэлектриктер
Сұйық электр оқшаулағыш материалдар жиі электр машиналары мен аппараттарында қолданылады. Мұнай трансформаторда оқшаулау рөлін атқарады. Сұйық диэлектриктер сұйытылған газдарды, қанықпаған вазелинді және парафинді майларды, полиорганосилоксандарды, тазартылған суды (тұздар мен қоспалардан тазартылған) қамтиды.
Сұйық диэлектриктердің негізгі сипаттамалары диэлектрлік өтімділік, электрлік беріктік және электр өткізгіштік болып табылады. Сондай-ақ диэлектриктердің электрлік параметрлері көбінесе олардың тазартылу дәрежесіне байланысты. Қатты қоспалар бос иондар мен электрондардың өсуіне байланысты сұйықтықтардың электр өткізгіштігін арттыруы мүмкін. Сұйықтықтарды айдау, ион алмасу және т.б. материалдың электрлік беріктігінің жоғарылауына әкеледі, осылайша оның электр өткізгіштігі төмендейді.
Сұйық диэлектриктер үш топқа бөлінеді:
- мұнай майлары;
- өсімдік майлары;
- синтетикалық сұйықтықтар.
Ең жиі қолданылатын майлар – трансформатор, кабель және конденсатор майлары сияқты мұнай майлары. Синтетикалық сұйықтықтар (кремний органикалық және фторорганикалық қосылыстар) аппарат жасауда да қолданылады. Мысалы, кремнийорганикалық қосылыстар аязға төзімді және гигроскопиялық, сондықтан олар шағын трансформаторларда оқшаулағыш ретінде пайдаланылады, бірақ олардың құны мұнай майларының бағасынан жоғары.
Өсімдік майлары электр оқшаулау технологиясында оқшаулағыш материал ретінде іс жүзінде қолданылмайды. Оларға кастор, зығыр, қарасора және тунг майы жатады. Бұл материалдар әлсіз полярлы диэлектриктер болып табылады және негізінен қағаз конденсаторларын сіңдіру үшін және электр оқшаулағыш лактар, бояулар мен эмальдарда пленка түзетін агент ретінде пайдаланылады.
Газ диэлектриктер
Ең көп таралған газ тәрізді диэлектриктер - ауа, азот, сутегі және SF6 газы. Электроқшаулағыш газдар табиғи және жасанды болып екіге бөлінеді. Табиғи ауа электр желілерінің ток өткізетін бөліктері мен электр машиналарының арасындағы оқшаулау ретінде пайдаланылады. Оқшаулағыш ретінде ауаның кемшіліктері бар, оны герметикалық құрылғыларда пайдалану мүмкін емес. Оттегінің жоғары концентрациясының болуына байланысты ауа тотықтырғыш болып табылады, ал біртекті емес өрістерде ауаның төмен электрлік күші пайда болады.
Қуат трансформаторлары мен жоғары вольтты кабельдер оқшаулау ретінде азотты пайдаланады. Сутегі электрлік оқшаулағыш материалдан басқа, сонымен қатар мәжбүрлі салқындату болып табылады, сондықтан ол электр машиналарында жиі қолданылады. Жабық қондырғыларда көбінесе SF6 қолданылады. SF6 газымен толтыру құрылғыны жарылысқа төзімді етеді. Ол доға сөндіргіш қасиеттеріне байланысты жоғары вольтты ажыратқыштарда қолданылады.
Органикалық диэлектриктер
Органикалық диэлектрлік материалдар табиғи және синтетикалық болып бөлінеді. Табиғи органикалық диэлектриктер қазіргі уақытта өте сирек қолданылады, өйткені синтетикалық диэлектриктердің өндірісі барған сайын кеңейіп, осылайша олардың өзіндік құнын төмендетеді.
Табиғи органикалық диэлектриктерге целлюлоза, каучук, парафин және өсімдік майлары (кастор майы) жатады. Синтетикалық органикалық диэлектриктердің көпшілігі тұрмыстық электр аспаптары мен басқа жабдықтарда жиі қолданылатын әртүрлі пластиктер мен эластомерлер болып табылады.
Бейорганикалық диэлектриктер
Бейорганикалық диэлектрлік материалдар табиғи және жасанды болып екіге бөлінеді. Табиғи материалдардың ішінде ең көп таралғаны - химиялық және термиялық төзімділігі бар слюда. Флогопит пен мусковит электрлік оқшаулау үшін де қолданылады.
Жасанды бейорганикалықдиэлектриктерге шыны және оның негізіндегі материалдар, сонымен қатар фарфор мен керамика жатады. Қолданылуына қарай жасанды диэлектрикке ерекше қасиеттер беруге болады. Мысалы, дала шпаты керамикасы жоғары диэлектрлік шығын тангенсі бар төлкелер үшін қолданылады.
Талшықты электр оқшаулағыш материалдар
Талшықты материалдар көбінесе электр аппараттары мен машиналарда оқшаулау үшін қолданылады. Оларға өсімдік тектес материалдар (резеңке, целлюлоза, маталар), синтетикалық тоқыма бұйымдары (нейлон, капрон), сондай-ақ полистирол, полиамид және т.б. материалдар жатады.
Органикалық талшықты материалдар жоғары гигроскопиялық, сондықтан олар арнайы сіңдірусіз сирек қолданылады.
Соңғы кездері органикалық материалдардың орнына ыстыққа төзімділігі жоғары синтетикалық талшықты оқшаулау қолданылды. Оларға шыны талшықтары мен асбест жатады. Шыны талшығы оның гидрофобты қасиеттерін арттыру үшін әртүрлі лактар мен шайырлармен сіңдірілген. Асбест талшығының механикалық беріктігі төмен, сондықтан оған мақта талшығы жиі қосылады.
