Mövzu 3. Dielektriklərin elektrik keçiriciliyi və dielektrik itkiləri

Plan 

1.Ümumi məlumatlar.

2.Qazların elektrik keçirciliyi

3.Mayelərin elektrik keçiriciliyi

4. Dielektriki itkiləri

5.Qazlarda dielektrik itkiləri

6.Mayelərdə dielektrik itkiləri

7.Bərk dielektriklərdə dielektrik itkiləri

8. Dielektrik nüfuzluluğu

9.Dielektriklərin elektrik keçiriciliyi

Ədəbiyyat 

1.Богородицкий Н.П. и др. Электротехнические материалы. Издание шестое, переработанное. Л., «Энергия», 1977.

2.Корицкий Ю.В. и др. Справочник по электротехническим материалам. Л., «Энергоатомиздат», 1988.

3.Рез И.С. Диэлектрики. М., «Радио», 1989.

Ümumi məlumatlar

Dielektriki xarakteristikalara aiddirlər:

izolyasiya müqaviməti, Riz ;

elektriki möhkəmlik, Edeş ;

dielektrik itkilər, Pa(tqδ) ;

dielektrik nüfuzluluğu, ε .

Məlumdur ki, dielektrik xarici elektrik sahəsinin təsiri altında olduqda onda aktiv cərəyan IA yaranır, hansı ki, sızma cərəyanı

adlanır.

Adətən cərəyanın mürəkkəbələrinin hər birini ( səthi və həcmi cərəyanlarını ) ayrılıqda

ölçməyə çalışırlar və bu zaman digərinin təsirini aradan götürürlər. Bu məqsədlə üç ülüktroddan

ibarət sistemdən istifadə edirlər: ölçü elektrodu, yüksək voltlu elektrod və mühafizə elektrodu.

3 elektrodlar metodu ilə həcmi xüsusi müqaviməti ölçmə sxemi aşağıdakı şəkildədir:

;V

V I

UR smOm

h

SRVV ,

Burada S – elektrodun sahəsi S = π∙r2

3 elektrodlar metodu ilə səthi xüsusi müqaviməti ölçmə aşağıdakı kimi yerinə

yetirilir:

;S

S I

UR

12

12 )(

dd

ddRSS

Elektrik avadanlığının etibarlı işləməsi üçün izolyasiya müqaviməti praktikada mühüm rol oynayır. Buna görə də

praktiki işlərdə izolyasiyanın vəziyyətini qiymətləndirmək üçün müxtəlif cihazlar tətbiq edilir, ən çox da meqometr.

Dielektriki itkilər

Məlumdur ki, dielektrik xarici elektrik sahəsinin təsiri altında olduqda onda polyarizasiya prosesi gedir və elektrik cərəyanları yaranır, hansılar ki, öz növbəsində dielektriklərdə güc itkiləri yaradırlar.

aktiv-I

tutum-

A

CI├ → cərəyanları.

Güc itkisi IA cərəyanı hesabına yaranır.

PA = IA ·U – aktiv güc.

Elektrik avadanlıqlarında izolyasiyanın formasının mürəkkəb olmasına görə bu düsturun praktiki tətbiqi mümkün deyil. Bu düsturu praktiki məqsədlər üçün istifadə edərkən aşağıdakı

çevirmələrin aparılması vacibdir.Dielektriklərdəki cərəyanların vektor diaqramına baxaq.

- qarşıda duran katetin IA bitişik katetə IC nisbəti tq yaradır.IA = IC ·tqδIC = U ·ωC

IA = UωCtqδPA = U2ωCtqδ – bu ifadə göstərir ki, izolyasiyadakı güc itkisi

gərginliyin kvadratından, tezlikdən ( ω ), izolyasiyanın tutumundan ( C ) və tqδ kəmiyyətindən asılıdır.

U2ωC = K, onda PA = k · tqδ

tqI

I

C

A =

ca

b

B

AC

tqA = katetbitişitb

a katetqarşarşıa

Beləliklə, izolyasiyanın güc itkisi tqδ kəmiyyətindən asılıdır. tqδ – nı ölçmək üçün yüksək gərginlikli ikiqat dəyişən

cərəyanlı ikiqat elektrik körpülərindən istifadə edirlər: МД-16, P525. Bu körpülərdə ölçü aparılacaq obyekti körpünün

bir çiyninə qoşurlar və körpünün işinin müvazinət vəziyyətində tqδ-nı C4 kondensatorunun tutumuna bərabər

götürürlər.Müasir elektrik izolyasiya materialları üçün tqδ aşağıdakı

hüdudlarda olur:tqδ = 0,0001 ... 0,05% və ya tqδ = 0,001 ... 5%.Belə ki, praktikada yüksək gərginlikli avadanlıqların

izolyasiyada güc itkisi elektrik avadanlıqlarının etibarlı işi üçün müəyyən qiymətə malikdir, buna görə də periodik

olaraq güc itkilərini ölçürlər.

Qazlarda dielektrik itkiləri

Qazlarda dielektrik itkiləri azdır. Qazlar çox aşağı elektrik keçiriciliyinə malikdir. Polyarizasiya zamanı qazın dipol molekullarının istiqamətlənməsi dielektrik itkilərlə müşaiyət olunmur. tgδ = f(U) asılılığını ionlaşma əyrisi adlandırırlar (şək. 1). Gərginliyin artması ilə tgδ-nın böyüməsinə əsasən bərk izolyasiyada qazların olması nəticəsinə gəlmək olar. Güclü ionlaşma və qazlardakı itkilər zamanı izolyasiyanın güclü isinməsi və dağılması baş verə bilər.

tgδ

U0 U

Hava qoşulmaları olan izolyasiya üçün tgδ-nın gərginlikdən asılı olaraq dəyişməsi

Ona görə də istehsal zamanı qazın iştirakını aradan qaldırmaq üçün yüksək voltlu elektrik maşınlarının sarğı izolyasiyasında xüsusi işlər aparılır – vakuum altında qurutma, təzyiq, hamarlama və presləmə

zamanı izolyasiya məsamələrinin təzyiq altında qaynar kompaundla doldurulması.

Hava birləşmələrinin ionlaşması orqanik izolyasiyaya dağıdıcı təsir göstərən ozon və azot oksidlərinin yaranması ilə müşaiyət olunur. Havanın müxtəlif

ölçülü sahələrdə, məsələn elektrik ötürmə xətlərində ionlaşması işıq effekti (tac) və ötürməni zəiflədən

itkilərlə müşaiyət olunur.

Mayelərdə dielektrik itkiləri

Mayelərdə dielektrik itkiləri onların tərkibindən asılıdır. Tərkibində qarışıq olmayan neytral (qeyri-polyar) mayelərdə elektrik keçiriciliyi azdır, bu da o deməkdir ki, dielektrik itkiləri də azdır. Məsələn, təmizlənmiş kondensator yağında tgδ < 0,0002.

Texnikada daha çox polyar mayelər (sovol, kastor yağı və s.) və ya neytral və dipol mayelərin qarışıqları (transformator yağı, kompaund və s.) yayılmışdır ki, bunların da neytral mayelərə nisbətən dielektrik itkiləri çoxdur. Məsələn : kastor yağının tgδ-sı 106 Hs tezliyində və 200S (293K) temperaturunda 0,01-ə bərabərdir. Polyar mayelərin dielektrik itkiləri qatılıqdan asılıdır. Bu itkiləri dipol adlandırırlar, çünki onlar dipol polyarlaşma ilə əlaqəlidirlər.

Az özülülük olan zaman molekullar sahənin sürtünməzsiz təsirinə istiqamətlənirlər, bu zaman dipol itkilər azdır, ümumi dielektrik itkilər isə elektrik keçiriciliyi ilə əlaqəlidirlər. Özülülüyün artması ilə dipol itkilər də artır. Bəzi özülülük zamanı maksimal itki yaranır. Bu onunla izah olunur ki, kifayət qədər yüksək özülülük zamanı molekullar sahənin dəyişkənliklərini izləyə bilmirlər və dipol polyarlaşma demək olar ki, itir, bu zaman dielektrik itkilər az olur. Tezliyin artması zamanı itkilərin maksimal sayı temperatur yüksək olan sahəyə toplanır. Beləcədə, yüksəlmiş tezlik şəraitində relaksasiyanın vaxtının azaldılması temperaturun artırılması nəticəsində özülülüyün azaldılması yolu ilə əldə edilə bilər : tgδ temperatur artımı ilə artır, maksimal səviyyəyə çatır, ondan sonra isə minimuma enir, bundan sonra da böyüyür, bu elektrik keçiriciliyinin artımı ilə izah olunur.

Dipol itkilər tezliyin artımı ilə birlikdə o vaxta qədər artır ki, polyarlaşma hələ də sahənin dəyişməsini izləyə bilsin, bundan sonra isə dipol molekullar sahə istiqamətində artıq kifayət qədər istiqamətlənə bilmir və itkilər daimi olur.

Az özülü mayelərdə aşağı tezliklər zamanı keçirici xüsusiyyətə malik itkilər üstünlük təşkil edir, dipol itkilər isə gözə çapmır, radiotezliklərdə isə əksinə, dipol itkilər çox yüksəkdir. Ona görə də yüksək tezlikli sahələrdə dipol dielektriklərdən istifadə olunmur.

Elektrik möhkəmliyi

Elektrik möhkəmliyi – izolyasiyanın əsas xassələrindən biridir. Sahənin gərginliyi müəyyən kritik bir qiymətdən yüksək olan zaman, elektrik sahəsində olan izolyasiya öz elektroizolyasiya xassəsini itirir – dielektrikin deşilməsi baş verir.

Deşilmə baş verən gərginliyin qiyməti dağıdıcı gərginlik adlanır. Ona uyğun olan sahənin gərginliyi isə elektrik möhkəmliyi adlanır.

Qazların elektrik möhkəmliyi

Qazların elektrik möhkəmliyi zərbə ionlaşması hadisəsi ilə təyin olunur.

Bircinsli sahədə qıraqları yumrulanmış elektrodlar olan halda, həm də böyük diametrli sferaların

arasındakı məsafədə kiçik olan zaman onlar arasındakı deşilmə, gərginlik müəyyən qiymətə çatan zaman

birdən baş verir. Bu isə temperaturdan qazın təzyiqindən asılıdır. Bu prinsipə kürəli boşaldıcıların

köməyi ilə yüksək gərginliklərin ölçülmə metodu əsaslanmışdır. Cərəyan mənbəyinin gücü kifayət qədər

olduqda elektrodlar arasında qövsə keçən qığılcım yaranır.

Qazın elektrik möhkəmliyi elektrodların arasındakı məsafədən asılıdır, bu hadisə boşalmanın yaranma şərtləri ilə

izah olunur (şək. ...... ). Normal şəraitdə (təzyiq 0,1MPa, temperatur -200S) və məsafə 1sm olduğu halda havanın

elektrik möhkəmliyi (50Hs tezlikli dəyişən gərginliyin amplitud qiyməti) 3,2 MV/m olur.

Havanın elektrik möhkəmliyinin bircinsli sahədə olan elektrodların arasındakı məsafədən asılılığı.