الغازات العازلة
المواد العازلة الكهربائية هي أساساً عوازل كهربائية بسيطة ونقية. عن طريق تطبيق حقل كهربائي معقول، يمكن تقطير الغازات العازلة. الفراغ والصلبات والسوائل والغازات يمكن أن تكون مواد عازلة. الغاز العازل يُسمى أيضاً غاز العزل. إنه مادة عازلة في حالة غازية يمكنها منع التفريغ الكهربائي. الهواء الجاف، سداسي فلوريد الكبريت (SF6) وغيرها هي أمثلة على المواد العازلة الغازية.
العوازل الغازية ليست خالية عملياً من الجسيمات المشحونة كهربائياً. عندما يتم تطبيق حقل كهربائي محيطي على غاز، تتكون الإلكترونات الحرة. هذه الإلكترونات الحرة تسارع من الكاثود إلى الأنود بواسطة الضغط الكهربائي الذي يمارس قوة عليها.
عندما تحقق هذه الإلكترونات طاقة كافية لصد الإلكترونات الذرية للغاز أو الجزيئات وبعد ذلك، لا ترتبط الإلكترونات بالجزيئات، ثم ستبدأ تركيز الإلكترونات في الزيادة بشكل أسي. نتيجة لذلك، يحدث الانهيار. بعض الغازات مثل SF6 ملتصقة بشدة (تربط الإلكترونات بقوة بالجزيء)، وبعضها ملتصق ضعيفًا مثل الأكسجين وبعضها غير ملتصق على الإطلاق مثل N2. أمثلة على الغازات العازلة هي الأمونيا، الهواء، ثاني أكسيد الكربون، سداسي فلوريد الكبريت (SF6)، أول أكسيد الكربون، النيتروجين، الهيدروجين وغيرها. قد يغير محتوى الرطوبة في الغازات العازلة الخصائص ليصبح عازلاً جيدًا.
انهيار الغازات
في الواقع، هو انخفاض في مقاومة الغازات العازلة. هذا سيحدث عندما يزيد الجهد المطبق عن جهد الانهيار (قوة العازل). نتيجة لذلك، سيبدأ الغاز في التوصيل. أي سيكون هناك ارتفاع قوي في الجهد في منطقة صغيرة داخل الغاز. هذه المنطقة التي يوجد فيها ارتفاع قوي في الجهد هي السبب في تأين جزء من الغاز المجاور ويبدأ التوصيل. يتم هذا عمداً في التفريغات ذات الضغط المنخفض (في مرشح كهربائي ثابت أو في أنابيب الفلوريسنت).
قانون باشن يقدر الجهد الذي يسبب انهيار كهربائي (V = f(pd)). إنه في الواقع معادلة تشرح جهد الانهيار كدالة لمنتج الضغط وطول الفجوة. في ذلك يتم الحصول على منحنى، وهذا يسمى منحنى باشن. يتم تمثيل منحنى باشن للهواء والأرجون في الشكل 1.
هنا، كلما قل الضغط، قل جهد الانهيار أيضاً ثم يزداد تدريجياً حتى يتجاوز القيمة الأصلية. عند الضغط القياسي، يقل جهد الانهيار مع طول الفجوة حتى نقطة معينة.
عندما يقل طول الفجوة بعد تلك النقطة، يبدأ جهد الانهيار في الزيادة ويتجاوز قيمته الأصلية. عند الضغط العالي وزيادة طول الفجوة، يكون جهد الانهيار تقريباً متناسباً مع منتج الاثنين. هذا تقريبي بسبب تأثيرات الأقطاب (قد تسبب التجاوزات الدقيقة للأقطاب الانهيار). جهد الانهيار للغازات العازلة هو أيضاً تقريباً متناسب مع الكثافة.
آلية الانهيار
تعتمد آلية الانهيار مباشرة على طبيعة الغازات العازلة وكهربيتها القطبية التي يبدأ فيها الانهيار. إذا بدأ الانهيار في الكاثود، فإن إمداد الإلكترونات الأولية يكون بواسطة القطب نفسه. ثم تسارع الإلكترونات وتتشكل العديد من الإلكترونات مما يؤدي إلى الانهيار. إذا بدأ الانهيار في الأنود، فإن إمداد الإلكترونات الأولية يكون بواسطة الغاز نفسه. على سبيل المثال الهواء وغاز SF6. قد يكون نقطة حادة صغيرة في الغاز أيضًا سببًا لانهيار الفجوة الغازية. يحدث هذا نتيجة لعمليات الانهيار المتدرجة. يمكن ربط تكوين التاج (أي تفريغ التاج) بهذا. إنه في الواقع إطلاق قصير للطاقة (تفريغ) ويؤدي إلى قنوات غازية ضعيفة التأين. عندما يكون المجال عاليًا جداً، سيقوم أحد هذه القنوات بالتوصيل.
خصائص الغازات العازلة
الخصائص المفضلة للمواد العازلة الغازية الممتازة هي كما يلي
قوة عازلة كهربائية قصوى.
نقل حراري جيد.
غير قابلة للاشتعال.
خمول كيميائي ضد المواد المستخدمة في البناء.
الخمول.
غير سامة بيئياً.
درجة حرارة تكثف صغيرة.
ثبات حراري عالٍ.
متاحة بسعر منخفض
تطبيقات الغازات العازلة
يستخدم في المحولات، موجات الرادار، قواطع الدائرة، معدات التبديل، تبديل الجهد العالي، مبردات. عادة ما تستخدم في التطبيقات ذات الجهد العالي.
بيان: احترم الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك للحقوق يرجى التواصل لإزالته.
