डाइलेक्ट्रिक्स के ब्रेकडाउन तंत्र पर विचार करने से पहले, आइए इन सामग्रियों की विशेषताओं का पता लगाने का प्रयास करें। विद्युत इन्सुलेट सामग्री ऐसे पदार्थ हैं जो आपको विद्युत उपकरण या सर्किट तत्वों के कुछ हिस्सों को अलग करने की अनुमति देते हैं जिनमें अलग-अलग विद्युत क्षमता होती है।
सामग्री की विशेषताएं
प्रवाहकीय सामग्रियों की तुलना में, इंसुलेटर में काफी अधिक विद्युत प्रतिरोध होता है। इन सामग्रियों की एक विशिष्ट संपत्ति शक्तिशाली विद्युत क्षेत्रों का निर्माण, साथ ही साथ ऊर्जा का संचय है। इस गुण का व्यापक रूप से संधारित्रों में उपयोग किया जाता है।
वर्गीकरण
एकत्रीकरण की स्थिति के अनुसार, सभी विद्युत इन्सुलेट सामग्री को तरल, गैसीय, ठोस में विभाजित किया जाता है। सबसे बड़ा डाइलेक्ट्रिक्स का अंतिम समूह है। इनमें प्लास्टिक, चीनी मिट्टी की चीज़ें, उच्च-बहुलक सामग्री शामिल हैं।
रासायनिक संरचना के आधार पर, विद्युत इन्सुलेट सामग्री को अकार्बनिक और कार्बनिक में विभाजित किया जाता है।
कार्बनिक इंसुलेटर में कार्बन मुख्य रासायनिक तत्व के रूप में कार्य करता है। अधिकतम तापमान झेल रहा हैअकार्बनिक सामग्री: चीनी मिट्टी की चीज़ें, अभ्रक।
डाइलेक्ट्रिक्स प्राप्त करने की विधि के आधार पर, उन्हें सिंथेटिक और प्राकृतिक (प्राकृतिक) में विभाजित करने की प्रथा है। प्रत्येक प्रकार की कुछ विशेषताएं होती हैं। वर्तमान में, सिंथेटिक पदार्थ एक बड़ा समूह हैं।
ठोस ढांकता हुआ पदार्थों को सामग्री की संरचना, संरचना, तकनीकी विशेषताओं के अनुसार अलग-अलग उपश्रेणियों में विभाजित किया जाता है। उदाहरण के लिए, मोम, सिरेमिक, खनिज, फिल्म इंसुलेटर हैं।
इन सभी सामग्रियों की विशेषता विद्युत चालकता है। समय के साथ, ऐसे पदार्थ अवशोषण धारा में कमी के कारण वर्तमान मूल्य में परिवर्तन दिखाते हैं। विद्युत इन्सुलेट सामग्री में एक निश्चित क्षण से केवल एक चालन धारा होती है, जिसके मूल्य पर इस सामग्री के गुण निर्भर करते हैं।
प्रक्रिया सुविधाएँ
यदि विद्युत क्षेत्र की शक्ति विद्युत शक्ति सीमा से अधिक है, तो ढांकता हुआ टूटना होता है। यह इसके विनाश की प्रक्रिया है। इसकी प्रारंभिक विद्युत इन्सुलेट विशेषताओं की ऐसी सामग्री से टूटने के स्थान पर नुकसान होता है।
ब्रेकडाउन वोल्टेज वह मान है जिस पर डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन होता है।
ढांकता हुआ ताकत क्षेत्र की ताकत के मूल्य की विशेषता है।
ठोस डाइलेक्ट्रिक्स का टूटना एक विद्युत या तापीय प्रक्रिया है। यह उन घटनाओं पर आधारित है जो मूल्य की ठोस इन्सुलेट सामग्री में हिमस्खलन वृद्धि की ओर ले जाती हैंविद्युत प्रवाह।
ठोस डाइलेक्ट्रिक्स के टूटने की विशेषता विशेषताएं हैं:
- तापमान और चालकता मान के वोल्टेज पर अनुपस्थिति या कमजोर निर्भरता;
- एक समान क्षेत्र में सामग्री की विद्युत शक्ति, उपयोग की जाने वाली ढांकता हुआ सामग्री की मोटाई की परवाह किए बिना;
- यांत्रिक शक्ति की सीमित सीमाएं;
- सबसे पहले, करंट तेजी से बढ़ता है, और ठोस डाइलेक्ट्रिक्स के टूटने के साथ करंट में अचानक वृद्धि होती है;
- एक अमानवीय क्षेत्र में, यह प्रक्रिया अधिकतम क्षेत्र शक्ति वाले स्थान पर होती है।
थर्मल ब्रेकडाउन
ऐसा प्रतीत होता है जब बड़े ढांकता हुआ नुकसान होते हैं, जब अन्य ताप स्रोतों द्वारा सामग्री को गर्म किया जाता है, जब गर्मी ऊर्जा खराब रूप से हटा दी जाती है। ढांकता हुआ का ऐसा टूटना उस क्षेत्र में प्रतिरोध में तेज कमी के परिणामस्वरूप विद्युत प्रवाह में वृद्धि के साथ होता है जहां गर्मी चालन खराब होता है। इसी तरह की प्रक्रिया तब तक देखी जाती है जब तक कि कमजोर जगह पर ढांकता हुआ का पूर्ण थर्मल विनाश न हो जाए। उदाहरण के लिए, मूल ठोस विद्युत इन्सुलेट सामग्री पिघल जाएगी।
संकेत
डाइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन की विशेषता विशेषताएं हैं:
- पर्यावरण के लिए खराब-गुणवत्ता वाली गर्मी हटाने के स्थान पर होता है;
- परिवेश के तापमान में वृद्धि के साथ ब्रेकडाउन वोल्टेज कम हो जाता है;
- विद्युत शक्ति ढांकता हुआ की मोटाई के व्युत्क्रमानुपाती होती हैपरत।
सामान्य विशेषताएं
आइए डाइलेक्ट्रिक्स के टूटने के मुख्य प्रकारों की विशेषता बताते हैं। प्रक्रिया का सार विद्युत क्षेत्र की ताकत के महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक होने पर इसकी विशेषताओं की विद्युत इन्सुलेट सामग्री के नुकसान में निहित है। इस प्रक्रिया के कई प्रकार हैं:
- ढांकता हुआ का विद्युत टूटना;
- थर्मल प्रक्रिया;
- विद्युत रासायनिक उम्र बढ़ने।
इलेक्ट्रिक वैरिएंट एक शक्तिशाली विद्युत क्षेत्र में दिखाई देने वाले नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रभाव आयनीकरण के परिणामस्वरूप होता है। यह प्रक्रिया वर्तमान घनत्व में तेज वृद्धि के साथ है।
इन्सुलेटर में थर्मल प्रक्रिया का कारण विद्युत चालकता के प्रभाव के कारण या ढांकता हुआ नुकसान के परिणामस्वरूप सिस्टम द्वारा उत्पन्न गर्मी की मात्रा में वृद्धि है। इस तरह के टूटने का परिणाम विद्युत इन्सुलेट सामग्री का थर्मल विनाश है।
जब डाइलेक्ट्रिक्स का ब्रेकडाउन वोल्टेज बदलता है, विद्युत इन्सुलेट सामग्री की संरचना में परिवर्तन होते हैं, और डाइलेक्ट्रिक की रासायनिक संरचना भी बदल जाती है। नतीजतन, इन्सुलेशन प्रतिरोध में एक अपरिवर्तनीय कमी देखी जाती है। इस मामले में, ढांकता हुआ की विद्युत उम्र बढ़ने लगती है।
गैसीय माध्यम में
गैसीय डाइलेक्ट्रिक्स का टूटना कैसे होता है? ब्रह्मांडीय और रेडियोधर्मी विकिरण के कारण, हवा के अंतराल में कम संख्या में आवेशित कण होते हैं। क्षेत्र में नकारात्मक इलेक्ट्रॉनों का त्वरण होता है, जिसके परिणामस्वरूप वे अतिरिक्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं, जिसका मूल्य सीधे क्षेत्र की ताकत पर निर्भर करता है औरटक्कर से पहले कण की औसत पथ लंबाई। एक महत्वपूर्ण तीव्रता मूल्य पर, इलेक्ट्रॉन प्रवाह में वृद्धि देखी जाती है, जो अंतराल के टूटने का कारण बनती है। यह प्रक्रिया कई कारकों से प्रभावित होती है। इनमें से सबसे महत्वपूर्ण फील्ड विकल्प है। गैस की विद्युत शक्ति और दबाव और तापमान के बीच सीधा संबंध है।
तरल माध्यम
तरल डाइलेक्ट्रिक्स का टूटना विद्युत इन्सुलेट सामग्री की शुद्धता से संबंधित है। तीन डिग्री हैं:
- ढांकता हुआ में ठोस यांत्रिक अशुद्धियों और पायस पानी की सामग्री;
- तकनीकी रूप से साफ;
- अच्छी तरह से साफ और गैस रहित।
सावधानी से साफ किए गए तरल डाइलेक्ट्रिक्स में, ब्रेकडाउन का केवल एक विद्युत संस्करण होता है। तरल और गैस के घनत्व में महत्वपूर्ण अंतर के कारण, इलेक्ट्रॉन पथ की लंबाई कम हो जाती है, जिससे ब्रेकडाउन वोल्टेज में वृद्धि होती है।
आधुनिक विद्युत ऊर्जा उद्योग में, तकनीकी रूप से शुद्ध प्रकार के तरल डाइलेक्ट्रिक्स का उपयोग किया जाता है, उनमें अशुद्धियों की केवल थोड़ी उपस्थिति की अनुमति होती है।
यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि तरल विद्युत इन्सुलेट सामग्री में पायस पानी की न्यूनतम मात्रा भी विद्युत शक्ति में भारी कमी का कारण बनती है।
इस प्रकार, ढांकता हुआ ताकत और डाइलेक्ट्रिक्स का टूटना संबंधित मात्रा है। आइए हम एक तरल माध्यम में टूटने की क्रियाविधि पर विचार करें। इमल्शन पानी की बूंदों को एक विद्युत क्षेत्र में ध्रुवीकृत किया जाता है, फिर वे ध्रुवीय इलेक्ट्रोड के बीच की जगह में गिर जाते हैं। यहां वे विकृत, विलीन हो जाते हैं, और पुल बनते हैं,कम विद्युत प्रतिरोध के साथ। यह उन पर है कि परीक्षण होता है। पुलों की उपस्थिति तेल की ताकत में उल्लेखनीय कमी का कारण बनती है।
विद्युत इन्सुलेट सामग्री की विशेषताएं
ठोस डाइलेक्ट्रिक्स के टूटने के माने जाने वाले प्रकारों ने आधुनिक इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में अपना आवेदन पाया है।
वर्तमान में प्रौद्योगिकी, ट्रांसफॉर्मर और कैपेसिटर तेलों के साथ-साथ सिंथेटिक तरल पदार्थों में उपयोग की जाने वाली तरल और अर्ध-तरल ढांकता हुआ सामग्री के बीच: सोवटोल, सोवोल।
खनिज तेल कच्चे तेल के भिन्नात्मक आसवन से प्राप्त होते हैं। उनके अलग-अलग प्रकारों के बीच चिपचिपाहट, विद्युत विशेषताओं में अंतर होता है।
उदाहरण के लिए, केबल और कैपेसिटर तेल अत्यधिक परिष्कृत होते हैं, इसलिए उनमें उत्कृष्ट ढांकता हुआ गुण होते हैं। गैर-ज्वलनशील सिंथेटिक तरल पदार्थ सोवतोल और सोवोल हैं। पहले प्राप्त करने के लिए, क्रिस्टलीय डिपेनिल की क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया की जाती है। यह पारदर्शी चिपचिपा तरल विषैला होता है और श्लेष्म झिल्ली को परेशान कर सकता है, इसलिए, इस तरह के ढांकता हुआ के साथ काम करते समय सावधानी बरतनी चाहिए।
सोवोल ट्राइक्लोरोबेंजीन और सोवोल का मिश्रण है, इसलिए इस विद्युत इन्सुलेट सामग्री को कम चिपचिपाहट की विशेषता है।
दोनों सिंथेटिक तरल पदार्थ का उपयोग औद्योगिक एसी और डीसी उपकरणों में स्थापित आधुनिक पेपर कैपेसिटर को लगाने के लिए किया जाता है।
जैविकउच्च-बहुलक ढांकता हुआ पदार्थ कई मोनोमर अणुओं से बने होते हैं। एम्बर, प्राकृतिक रबर, में उच्च ढांकता हुआ गुण होते हैं।
सेरेसिन और पैराफिन जैसे मोमी पदार्थों का एक अलग गलनांक होता है। ऐसे डाइलेक्ट्रिक्स में पॉलीक्रिस्टलाइन संरचना होती है।
आधुनिक इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, प्लास्टिक, जो मिश्रित सामग्री हैं, मांग में हैं। इनमें पॉलिमर, रेजिन, डाई, स्टेबलाइजिंग एजेंट, साथ ही प्लास्टिसाइजिंग घटक होते हैं। गर्मी से उनके संबंध के अनुसार, उन्हें थर्मोप्लास्टिक और थर्मोसेट सामग्री में वर्गीकृत किया जाता है।
हवा में काम करने के लिए इलेक्ट्रिक कार्डबोर्ड का उपयोग किया जाता है, जिसमें पारंपरिक सामग्री की तुलना में सघन संरचना होती है।
ढांकता हुआ विशेषताओं के साथ स्तरित विद्युत इन्सुलेट सामग्री के बीच, हम टेक्स्टोलाइट, गेटिनक्स, फाइबरग्लास को हाइलाइट करते हैं। ये लेमिनेट्स, जो बाइंडर के रूप में सिलिकॉन या रेसोल रेजिन का उपयोग करते हैं, उत्कृष्ट डाइलेक्ट्रिक्स हैं।
घटना के कारण
डाइलेक्ट्रिक्स के टूटने के कई कारण हैं। इसलिए, अभी भी कोई सार्वभौमिक सिद्धांत नहीं है जो इस भौतिक प्रक्रिया को पूरी तरह से समझा सके। इन्सुलेशन विकल्प के बावजूद, टूटने की स्थिति में, विशेष चालकता का एक चैनल बनता है, जिसकी परिमाण इस विद्युत उपकरण में शॉर्ट सर्किट की ओर ले जाती है। ऐसी प्रक्रिया के परिणाम क्या हैं? आपातकाल की उच्च संभावना है, जिसके परिणामस्वरूपविद्युत उपकरण सेवा से बाहर कर दिया जाएगा।
इन्सुलेशन सिस्टम के आधार पर, ब्रेकडाउन के अलग-अलग रूप हो सकते हैं। ठोस डाइलेक्ट्रिक्स के लिए, चैनल वर्तमान बंद होने के बाद भी महत्वपूर्ण चालकता बनाए रखता है। गैसीय और तरल विद्युत इन्सुलेट सामग्री को आवेशित इलेक्ट्रॉनों की उच्च गतिशीलता की विशेषता है। इसलिए, वोल्टेज में बदलाव के कारण ब्रेकडाउन चैनल की तत्काल बहाली होती है।
तरल पदार्थों में, विभिन्न प्रक्रियाओं के कारण ब्रेकडाउन होता है। सबसे पहले, इलेक्ट्रोड के बीच की जगह में ऑप्टिकल असमानताएं बनती हैं, इन जगहों पर तरल अपनी पारदर्शिता खो देता है। ए। जेमेन्ट का सिद्धांत एक तरल ढांकता हुआ के टूटने को एक पायस के रूप में मानता है। वैज्ञानिकों द्वारा की गई गणना के अनुसार, विद्युत क्षेत्र की क्रिया के कारण नमी की बूंदें एक लम्बी द्विध्रुव का रूप ले लेती हैं। एक उच्च क्षेत्र की ताकत के मामले में, वे गठबंधन करते हैं, जो गठित चैनल में निर्वहन में योगदान देता है।
कई प्रयोग करते समय यह पाया गया कि यदि द्रव में गैस है, तो वोल्टेज में तेज वृद्धि के साथ, टूटने से पहले बुलबुले दिखाई देंगे। साथ ही, ऐसे तरल पदार्थों का ब्रेकडाउन वोल्टेज घटते दबाव या बढ़ते तापमान के साथ कम हो जाता है।
निष्कर्ष
विद्युत उद्योग के विकास के साथ आधुनिक ढांकता हुआ सामग्री में सुधार हो रहा है। वर्तमान में, विभिन्न प्रकार के डाइलेक्ट्रिक्स बनाने की तकनीक का इतना आधुनिकीकरण किया गया है कि उच्च प्रदर्शन के साथ सस्ती डाइलेक्ट्रिक्स बनाना संभव है।
के बीचसंबंधित विशेषताओं वाली सबसे अधिक मांग वाली सामग्री कांच और कांच के तामचीनी के लिए विशेष रुचि है। स्थापना, क्षारीय, दीपक, संधारित्र, इस सामग्री के अन्य प्रकार एक अनाकार संरचना के पदार्थ हैं। जब मिश्रण में कैल्शियम और एल्यूमीनियम ऑक्साइड मिलाए जाते हैं, तो सामग्री के ढांकता हुआ गुणों में सुधार करना और टूटने की संभावना को कम करना संभव है।
कांच के इनेमल वे पदार्थ हैं जिनमें धातु की सतह पर कांच की एक पतली परत जमा होती है। यह तकनीक जंग से विश्वसनीय सुरक्षा प्रदान करती है।
विद्युत इंसुलेटिंग विशेषताओं वाली सभी सामग्री आधुनिक तकनीक में व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। यदि डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन को समय रहते रोका जाए, तो महंगे उपकरणों को होने वाले नुकसान को रोका जा सकता है।
