Elektrik cihazlarında və enerji təchizatı sxemlərində istifadə olunan bəzi materiallar dielektrik xüsusiyyətlərə malikdir, yəni cərəyana yüksək müqavimət göstərir. Bu qabiliyyət onlara cərəyan keçirməməyə imkan verir və buna görə də onlar cərəyan keçirən hissələr üçün izolyasiya yaratmaq üçün istifadə olunur. Elektrik izolyasiya materialları yalnız cərəyan keçirən hissələri ayırmaq üçün deyil, həm də elektrik cərəyanının təhlükəli təsirlərindən qorunma yaratmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. Məsələn, elektrik cihazlarının elektrik naqilləri izolyasiya ilə örtülmüşdür.
Elektrik izolyasiya materialları və onların tətbiqi
Elektrik izolyasiya materialları sənayedə, radio və cihazqayırmada, elektrik şəbəkələrinin inkişafında geniş istifadə olunur. Elektrik cihazının normal işləməsi və ya enerji təchizatı dövrəsinin təhlükəsizliyi əsasən ondan asılıdıristifadə olunan dielektriklər. Elektrik izolyasiyası üçün nəzərdə tutulmuş materialın bəzi parametrləri onun keyfiyyətini və imkanlarını müəyyən edir.
İzolyasiya materiallarının istifadəsi təhlükəsizlik qaydalarına tabedir. İzolyasiyanın bütövlüyü elektrik cərəyanı ilə təhlükəsiz işin açarıdır. İzolyasiyası zədələnmiş cihazları istifadə etmək çox təhlükəlidir. Hətta kiçik bir elektrik cərəyanı belə insan orqanizminə təsir edə bilər.
Dielektriklərin xassələri
Elektrik izolyasiya materialları öz funksiyalarını yerinə yetirmək üçün müəyyən xüsusiyyətlərə malik olmalıdır. Dielektriklər və keçiricilər arasındakı əsas fərq böyük həcmli müqavimətdir (109-1020 ohm sm). Dielektriklərlə müqayisədə keçiricilərin elektrik keçiriciliyi 15 dəfə böyükdür. Bu, təbiətinə görə izolyatorların materialın cərəyan keçiriciliyini təmin edən bir neçə dəfə daha az sərbəst ionlara və elektronlara malik olması ilə əlaqədardır. Lakin material qızdırıldıqda onların sayı daha çox olur ki, bu da elektrik keçiriciliyinin artmasına kömək edir.
Dielektriklərin aktiv və passiv xassələrini fərqləndirin. İzolyasiya materialları üçün passiv xüsusiyyətlər ən vacibdir. Materialın dielektrik davamlılığı mümkün qədər aşağı olmalıdır. Bu, izolyatorun dövrəyə parazitar tutumlar daxil etməməsinə imkan verir. Kondansatörün dielektrik kimi istifadə olunan material üçün dielektrik sabiti, əksinə, mümkün qədər böyük olmalıdır.
İzolyasiya variantları
Əsas parametrlərəelektrik izolyasiyasına elektrik gücü, elektrik müqaviməti, nisbi keçiricilik, dielektrik itki bucağı daxildir. Materialın elektrik izolyasiya xüsusiyyətlərini qiymətləndirərkən, sadalanan xüsusiyyətlərin elektrik cərəyanının və gərginliyin böyüklüyündən asılılığı da nəzərə alınır.
Elektrik izolyasiya məhsulları və materialları keçiricilər və yarımkeçiricilər ilə müqayisədə daha böyük elektrik gücünə malikdir. Dielektrik üçün istilik, gərginliyin artması və digər dəyişikliklər zamanı xüsusi dəyərlərin sabitliyi də vacibdir.
Dielektrik materialların təsnifatı
Keçiricidən keçən cərəyanın gücündən asılı olaraq, imkanlarına görə fərqlənən müxtəlif izolyasiya növləri istifadə olunur.
Elektrik izolyasiya materialları hansı parametrlərə görə bölünür? Dielektriklərin təsnifatı onların yığılma vəziyyətinə (bərk, maye və qaz halında) və mənşəyinə (üzvi: təbii və sintetik, qeyri-üzvi: təbii və süni) əsaslanır. Ən çox yayılmış bərk dielektrik növü, məişət cihazlarının və ya hər hansı digər elektrik cihazlarının şnurlarında görünə bilər.
Bərk və maye dielektriklər öz növbəsində alt qruplara bölünür. Bərk dielektriklərə laklanmış parçalar, laminatlar və müxtəlif növ slyuda daxildir. Mumlar, yağlar və mayeləşdirilmiş qazlar maye elektrik izolyasiya materiallarıdır. Xüsusi qazlı dielektriklər daha az istifadə olunur. Bu növə də daxildirtəbii elektrik izolyatoru havadır. İstifadəsi təkcə onu əla dielektrik edən havanın xüsusiyyətləri ilə deyil, həm də qənaətcilliyi ilə bağlıdır. Havanın izolyasiya kimi istifadəsi əlavə material xərcləri tələb etmir.
Bərk Dielektriklər
Bərk elektrik izolyasiya materialları müxtəlif sahələrdə istifadə olunan dielektriklərin ən geniş sinfidir. Onların müxtəlif kimyəvi xassələri var və dielektrik sabitliyi 1 ilə 50.000 arasında dəyişir.
Bərk dielektriklər qeyri-qütblü, qütblü və ferroelektriklərə bölünür. Onların əsas fərqləri qütbləşmə mexanizmlərindədir. Bu izolyasiya sinfi kimyəvi müqavimət, izləmə müqaviməti, dendritik müqavimət kimi xüsusiyyətlərə malikdir. Kimyəvi müqavimət müxtəlif aqressiv mühitlərin (turşu, qələvi və s.) təsirinə tab gətirmək qabiliyyəti ilə ifadə edilir. İzləmə müqaviməti elektrik qövsünün təsirlərinə tab gətirmək qabiliyyətini, dendritik müqavimət isə dendritlərin əmələ gəlməsini müəyyən edir.
Bərk dielektriklər enerjinin müxtəlif sahələrində istifadə olunur. Məsələn, keramika elektrik izolyasiya materialları yarımstansiyalarda xətt və kol izolyatorları kimi ən çox istifadə olunur. Elektrik cihazları üçün izolyasiya kimi kağız, polimerlər, fiberglas istifadə olunur. Maşın və cihazlar üçün ən çox laklar, karton, qarışıq istifadə olunur.
Müxtəlif iş şəraitində istifadə üçün izolyasiyaya müxtəlif birləşmələri birləşdirərək bəzi xüsusi xüsusiyyətlər verilirmateriallar: istilik müqaviməti, nəmə davamlılıq, radiasiya müqaviməti və şaxtaya davamlılıq. İstiliyədavamlı izolyatorlar 700 °C-ə qədər temperaturlara davam edə bilirlər, bunlara eynəklər və onlara əsaslanan materiallar, orqanosilitlər və bəzi polimerlər daxildir. Nəmə davamlı və tropiklərə davamlı material flüoroplastikdir, hiqroskopik və hidrofobik deyil.
Radiasiyaya davamlı izolyasiya atom elementləri olan cihazlarda istifadə olunur. Buraya qeyri-üzvi filmlər, bəzi növ polimerlər, fiberglas və mika əsaslı materiallar daxildir. Şaxtaya davamlı, -90 ° C-ə qədər olan temperaturda xüsusiyyətlərini itirməyən izolyasiyadır. Kosmosda və ya vakuum şəraitində işləyən qurğular üçün nəzərdə tutulmuş izolyasiyaya xüsusi tələblər qoyulur. Bu məqsədlər üçün vakuum keçirməyən materiallardan istifadə olunur, o cümlədən xüsusi keramika.
Maye dielektriklər
Maye elektrik izolyasiya materialları tez-tez elektrik maşınlarında və aparatlarında istifadə olunur. Yağ transformatorda izolyasiya rolunu oynayır. Maye dielektriklərə həmçinin mayeləşdirilmiş qazlar, doymamış vazelin və parafin yağları, poliorqanosiloksanlar, distillə edilmiş su (duzlardan və çirklərdən təmizlənmiş) daxildir.
Maye dielektriklərin əsas xüsusiyyətləri dielektrik davamlılığı, elektrik gücü və elektrik keçiriciliyidir. Həmçinin, dielektriklərin elektrik parametrləri əsasən onların təmizlənmə dərəcəsindən asılıdır. Sərbəst ionların və elektronların artması səbəbindən bərk çirklər mayelərin elektrik keçiriciliyini artıra bilər. Mayelərin distillə yolu ilə təmizlənməsi, ion mübadiləsi və s. materialın elektrik möhkəmliyinin artmasına gətirib çıxarır və bununla da onun elektrik keçiriciliyini azaldır.
Maye dielektriklər üç qrupa bölünür:
- neft yağları;
- bitki yağları;
- sintetik mayelər.
Ən çox istifadə edilən yağlar transformator, kabel və kondansatör yağları kimi neft yağlarıdır. Aparat mühəndisliyində sintetik mayelərdən (orqasilikon və üzvi flor birləşmələri) də istifadə olunur. Məsələn, orqanosilikon birləşmələri şaxtaya davamlıdır və hiqroskopikdir, buna görə də kiçik transformatorlarda izolyator kimi istifadə olunur, lakin onların dəyəri neft yağlarının qiymətindən yüksəkdir.
Bitki yağları elektrik izolyasiya texnologiyasında izolyasiya materialları kimi praktiki olaraq istifadə edilmir. Bunlara gənəgərçək, kətan toxumu, çətənə və tung yağı daxildir. Bu materiallar zəif qütblü dielektriklərdir və əsasən kağız kondansatörlərin hopdurulması üçün və elektrik izolyasiya edən laklar, boyalar və emallarda film əmələ gətirən agent kimi istifadə olunur.
Qaz dielektrikləri
Ən çox yayılmış qazlı dielektriklər hava, azot, hidrogen və SF6 qazıdır. Elektrik izolyasiya edən qazlar təbii və süni bölünür. Təbii hava elektrik xətlərinin cərəyan keçirən hissələri və elektrik maşınları arasında izolyasiya kimi istifadə olunur. İzolyator kimi havanın möhürlənmiş cihazlarda istifadəsini qeyri-mümkün edən çatışmazlıqlar var. Yüksək oksigen konsentrasiyasının olması səbəbindən hava oksidləşdirici maddədir və qeyri-homogen sahələrdə havanın aşağı elektrik gücü görünür.
Güc transformatorları və yüksək gərginlikli kabellər izolyasiya kimi azotdan istifadə edir. Hidrogen, elektrik izolyasiya edən bir material olmaqla yanaşı, həm də məcburi soyudulur, buna görə də tez-tez elektrik maşınlarında istifadə olunur. Möhürlənmiş qurğularda SF6 ən çox istifadə olunur. SF6 qazı ilə doldurulması cihazı partlayışa davamlı edir. Qövs söndürmə xüsusiyyətlərinə görə yüksək gərginlikli elektrik açarlarında istifadə olunur.
Üzvi dielektriklər
Üzvi dielektrik materiallar təbii və sintetik olaraq bölünür. Təbii üzvi dielektriklər hazırda çox nadir hallarda istifadə olunur, çünki sintetik olanların istehsalı getdikcə genişlənir və bununla da onların maya dəyəri azalır.
Təbii üzvi dielektriklərə sellüloza, rezin, parafin və bitki yağları (gənəgərçək yağı) daxildir. Sintetik üzvi dielektriklərin əksəriyyəti tez-tez elektrik məişət cihazlarında və digər avadanlıqlarda istifadə olunan müxtəlif plastik və elastomerlərdir.
Qeyri-üzvi dielektriklər
Qeyri-üzvi dielektrik materiallar təbii və süni bölünür. Təbii materiallardan ən çox yayılmışı kimyəvi və istilik müqavimətinə malik olan mikadır. Floqopit və muskovit elektrik izolyasiyası üçün də istifadə olunur.
Süni qeyri-üzvidielektriklərə şüşə və onun əsasında hazırlanmış materiallar, həmçinin çini və keramika daxildir. Tətbiqdən asılı olaraq, süni dielektrikə xüsusi xüsusiyyətlər verilə bilər. Məsələn, feldispat keramikaları yüksək dielektrik itkisi tangensi olan kollar üçün istifadə olunur.
Lifli elektrik izolyasiya materialları
Lifli materiallar tez-tez elektrik aparatlarında və maşınlarda izolyasiya üçün istifadə olunur. Bunlara bitki mənşəli materiallar (rezin, sellüloza, parçalar), sintetik tekstil (neylon, kapron), həmçinin polistirol, poliamid və s. materiallar daxildir.
Üzvi lifli materiallar yüksək hiqroskopikdir, buna görə də xüsusi hopdurulmadan nadir hallarda istifadə olunur.
Son dövrlərdə üzvi materiallar əvəzinə daha yüksək istilik müqavimətinə malik olan sintetik lif izolyasiyasından istifadə edilmişdir. Bunlara şüşə lifi və asbest daxildir. Şüşə lifi hidrofobik xüsusiyyətlərini artırmaq üçün müxtəlif laklar və qatranlarla hopdurulmuşdur. Asbest lifi aşağı mexaniki gücə malikdir, ona görə də ona tez-tez pambıq lifi əlavə edilir.
