Quelle est la rigidité diélectrique d'un diélectrique ? Essayons de comprendre ce terme, d'identifier les caractéristiques de cet indicateur.
Définitions
Les diélectriques sont des substances qui ne conduisent pas bien ou complètement l'électricité. La valeur de la densité dans une telle substance de porteurs de charge (électrons) ne dépasse pas 108 pièces par centimètre cube. La principale caractéristique des matériaux isolants électriques est leur capacité à se polariser dans un champ extérieur. Les diélectriques comprennent les substances gazeuses, diverses résines, le verre et les matériaux polymères. L'isolant chimiquement pur est l'eau.
Caractéristiques diélectriques
Ce groupe comprend les pyroélectriques, les ferroélectriques, les relaxeurs, les piézoélectriques. Les propriétés passives et actives de ces matériaux sont activement utilisées dans la technologie moderne, nous allons donc nous y attarder plus en détail.
Les propriétés passives des isolants s'appliquent lorsqu'ils sont utilisés dans des condensateurs conventionnels.
Les isolants électriques sont des diélectriques qui ne permettent pas la perte de charges électriques. Avec leur aide, il est possible de séparer les circuits électriques les uns des autres, les parties d'appareils des parties conductrices. Dans de telles situationsla permittivité n'a pas de rôle particulier.
Les diélectriques actifs (contrôlés) sont des pyroélectriques, des ferroélectriques, des électroluminophores, des matériaux pour obturateurs et émetteurs en technologie laser.
La demande de matériaux diélectriques augmente chaque année. La raison en est l'augmentation de la capacité des entreprises industrielles et des institutions commerciales.
De plus, la demande accrue de diélectriques s'explique par l'augmentation du nombre de communications et d'appareils électriques divers.
En technologie, la résistance électrique des isolants revêt une importance particulière, associée à la disposition des molécules et des atomes dans le réseau cristallin.
Classification
Dans différentes conditions, le matériau diélectrique peut présenter différentes caractéristiques isolantes, ce qui détermine la portée de son application. Par exemple, la rigidité diélectrique change avec la température.
Selon la structure, on distingue les isolants électriques organiques et inorganiques.
Avec le développement de l'industrie électrique, la production de matériaux diélectriques à partir de minéraux s'est développée. La technologie s'est récemment tellement améliorée qu'il a été possible de réduire considérablement le coût de production, grâce à quoi les diélectriques minéraux ont remplacé les matériaux chimiques et naturels.
Matériaux diélectriques minéraux
Ces composés comprennent:
- Installation, alcaline, lampe,verres de condensateur, constitués d'un mélange de différents oxydes. Lors de la fabrication d'oxydes d'aluminium, de calcium, de silicium, la résistance électrique du matériau augmente.
- Les émaux de verre sont des matériaux dans lesquels une fine couche d'émail est appliquée sur une surface métallique.
- Guides de lumière, qui sont un type spécial de fibre de verre conductrice de la lumière.
- Articles en céramique.
- Mica.
- Amiante.
Malgré une telle variété de matériaux isolants électriques, il est loin d'être toujours possible de remplacer un diélectrique par un autre.
La résistance électrique de l'isolation est une propriété importante, mais ce n'est pas la seule chose à laquelle il faut faire attention lors de la sélection de tels matériaux.
Une attention particulière est également accordée aux propriétés thermiques, mécaniques, physiques et chimiques, y compris la capacité à différents types de traitement, le coût, la disponibilité des matériaux.
La vérification de la rigidité électrique de l'isolation est effectuée afin d'assurer la sécurité maximale du fonctionnement des instruments et des appareils.
Huiles pétrolières isolantes électriques
L'huile de transformateur, utilisée pour les transformateurs de puissance, a la distribution maximale en génie électrique parmi les matériaux isolants liquides. Ils comblent les pores de l'isolant fibreux, la distance entre les enroulements, augmentent la rigidité diélectrique de l'isolant, favorisent l'évacuation de la chaleur. De plus, l'huile de transformateur est activement utilisée dans les disjoncteurs à huile haute tension. Dans de tels dispositifs, entre divergentsles contacts de l'interrupteur coupent l'arc électrique, à la suite de quoi le canal d'arc est rapidement refroidi et éteint. Pour obtenir des huiles minérales isolantes électriques de pétrole, l'huile est utilisée, effectuant sa distillation étagée avec une séparation phasée d'une fraction à chaque étape et une purification détaillée des impuretés avec de l'acide sulfurique, suivie d'un lavage et d'un séchage.
La rigidité diélectrique d'une telle huile est une valeur très sensible à l'humidité. Même avec un léger mélange d'eau dans l'huile, on observe une diminution significative de cette quantité physique. Sous l'action d'un champ électrique, des gouttelettes d'eau émulsifiée sont aspirées dans les endroits où l'intensité du champ a une valeur maximale, à la suite de quoi une panne se développe.
Avec une forte diminution de la résistance électrique de l'huile, celle-ci contient non seulement des molécules d'eau, mais également des impuretés fibreuses. Ils absorbent l'eau, ce qui affecte considérablement les caractéristiques électriques du diélectrique liquide.
Huiles de câble
Ils sont utilisés dans la production de câbles électriques. Lorsque leur isolation en papier est imprégnée d'huiles, l'évacuation des pertes de chaleur augmente.
Il existe différents types d'huiles pour câbles. Par exemple, pour l'imprégnation des câbles électriques en aluminium et des gaines en plomb, on utilise de l'huile de la marque KM-25, qui a une viscosité cinématique d'au moins 23 millimètres par seconde, un point d'écoulement ne dépassant pas 1000 degrés. Afin d'augmenter la viscosité de l'huile, on y ajoute de la colophane ouépaississant synthétique.
Avant d'utiliser un diélectrique, testez la rigidité diélectrique de l'isolant.
Diélectriques synthétiques liquides
Ces matériaux isolants électriques sont supérieurs à certains égards aux huiles de pétrole. Ils ont tendance au vieillissement électrique, ce qui affecte négativement les propriétés sous l'influence d'un champ électrique d'intensité accrue.
Pour faire face à ce problème, les condensateurs sont imprégnés d'un diélectrique liquide polaire.
La vérification de la rigidité diélectrique est une mesure obligatoire pour sélectionner le type d'isolant le plus efficace.
Hydrocarbures chlorés
Ils sont obtenus à partir de divers hydrocarbures en remplaçant un ou plusieurs atomes d'hydrogène par du chlore. Le type le plus courant de tels diélectriques est le biphényle chloré. Il a une viscosité élevée, possède les principales caractéristiques correspondant à GOST. La résistance électrique de cet isolant est supérieure à celle des autres huiles de pétrole non polaires. Par conséquent, lors de son utilisation, le volume du condensateur est presque divisé par deux. Parmi les avantages des biphényles chlorés, nous soulignons leur incombustibilité, et les inconvénients sont la toxicité et le coût élevé.
Parmi les matériaux domestiques bon marché avec d'excellentes caractéristiques isolantes, nous soulignons un mélange d'isobutène et de ses isomères (octol), obtenu à la suite du craquage du pétrole.
Isolateurs naturels
Colophane,qui est une résine fragile obtenue à partir de résine, contient des acides organiques dans sa composition. Il se dissout bien dans les huiles de pétrole et est utilisé comme composé d'étanchéité et d'imprégnation pour câbles.
Une fine couche d'huile végétale, tombant à la surface du matériau, forme un film mince, augmentant les caractéristiques isolantes de la pièce.
Causes de perte de puissance électrique
Dans les diélectriques utilisés en pratique, il y a des charges gratuites. Lorsque les électrons se déplacent, la conductivité électrique augmente. Comme il y a peu de charges, les isolateurs passent avec succès ce test. La rigidité diélectrique des isolateurs détermine les principaux domaines de leur application industrielle.
L'isolation est nécessaire pour l'isolation du courant, le contrôle de la température, l'intensité du champ électrique, d'autres caractéristiques des appareils et des appareils.
Si un piézoélectrique est utilisé comme diélectrique dans un condensateur, il change ses caractéristiques linéaires sous l'influence d'une tension alternative, se transforme en un générateur de vibrations ultrasonores.
Conclusion
La technologie et les caractéristiques de fonctionnement des équipements radioélectroniques et électriques déterminent différentes exigences pour les paramètres des matériaux diélectriques.
Les isolateurs utilisés à des fins pratiques ont peu d'électrons dans leur volume, donc à tension constante, ils laissent passer un courant minimum, appelé courant de fuite.
Si la tension monte,appliqué à l'isolant, la valeur de l'intensité du champ dans le diélectrique dépassera une certaine valeur, l'isolant perdra ses caractéristiques d'isolation électrique.
Le courant traversant qui traverse l'isolant augmente et sa résistance diminue, provoquant un court-circuit des électrodes.
Ce phénomène est appelé claquage diélectrique. Dans le cas où la tension appliquée au diélectrique atteint une valeur critique, une forte augmentation du courant traversant est observée, la tension sur les électrodes diminue, à la suite de changements irréversibles, la résistance électrique de l'isolant diminue.
Selon les paramètres de puissance et d'isolation énergétique, une étincelle se produit après une panne, ce qui entraîne la fusion, la combustion, la fissuration et d'autres modifications du diélectrique et des électrodes.
Avec la bonne sélection de matériaux isolants électriques, vous pouvez assurer le bon fonctionnement des appareils électriques et des appareils techniques.
