Διελεκτρικά αέρια

Ηλεκτροδυναμικά υλικά είναι βασικά καθαροί ηλεκτρικοί απομονωτές. Με την εφαρμογή ενός λογικού ηλεκτρικού πεδίου, τα ηλεκτροδυναμικά αέρια μπορούν να πολαροποιηθούν. Το κενό, τα στερεά, τα υγρά και τα αέρια μπορούν να είναι ηλεκτροδυναμικά υλικά. Ένα ηλεκτροδυναμικό αέριο ονομάζεται επίσης απομονωτικό αέριο. Είναι ένα ηλεκτροδυναμικό υλικό σε αεριούχη κατάσταση που μπορεί να προλάβει ηλεκτρική διάβρωση. Ξηρός αέρας, Σεληνόθειο εξαφθοριούχο (SF6) κλπ. είναι παραδείγματα ηλεκτροδυναμικών υλικών σε αεριούχη κατάσταση.
Τα ηλεκτροδυναμικά αέρια δεν είναι πρακτικά ελεύθερα από ηλεκτρικά φορτία. Όταν εφαρμόζεται ένα περιφερειακό ηλεκτρικό πεδίο σε ένα αέριο, δημιουργούνται ελεύθερα ηλεκτρόνια. Αυτά τα ελεύθερα ηλεκτρόνια επιταχύνονται από την κάθοδο στην άνοδο από την ηλεκτρική πίεση που εφαρμόζει δύναμη σε αυτά.

Όταν αυτά τα ηλεκτρόνια επιτευγματοσκοπούν επαρκή ενέργεια για να απομακρύνουν τα ηλεκτρόνια των ατόμων του αερίου ή των μορίων και μετά, τα ηλεκτρόνια δεν εμπλέκονται από τα μόρια, τότε η συγκέντρωση των ηλεκτρονίων θα ξεκινήσει να αυξάνεται εκθετικά. Ως αποτέλεσμα, προκαλείται κατάρρευση. Κάποια αέρια, όπως το SF6, είναι ισχυρά συνδεδεμένα (τα ηλεκτρόνια είναι ισχυρά συνδεδεμένα με το μόριο), κάποια είναι αδύναμα συνδεδεμένα, όπως το οξυγόνο, και κάποια δεν είναι καθόλου συνδεδεμένα, όπως το N2. Παραδείγματα ηλεκτροδυναμικών αερίων είναι το Αμμωνία, Αέρας, Άνθρακας διοξείδιο, Σεληνόθειο εξαφθοριούχο (SF6), Μονοξείδιο άνθρακα, Αζώτο, Υδρογόνο κλπ. Το περιεχόμενο υγρασίας στα ηλεκτροδυναμικά αέρια μπορεί να αλλάξει τις ιδιότητες για να είναι καλός απομονωτής.

Κατάρρευση σε Αέρια

Είναι στην πραγματικότητα η μείωση της αντίστασης των απομονωτικών αερίων. Αυτό θα συμβεί όταν η εφαρμοσμένη τάση αυξηθεί περισσότερο από την τάση κατάρρευσης (ηλεκτροδυναμική αντοχή). Ως αποτέλεσμα, το αέριο θα ξεκινήσει να διαγωνίζεται. Δηλαδή, θα υπάρξει μια ισχυρή αύξηση της τάσης σε μικρή περιοχή στο αέριο. Αυτή η περιοχή με ισχυρή αύξηση της τάσης είναι η αιτία της μερικής ιονίσεως του πλησιέστερου αερίου και ξεκινά τη διάγωνη. Αυτό γίνεται εκ του προνομιακού σε χαμηλή πίεση (σε ηλεκτροστατικό προσιμαντήρα ή σε φωτεινά).

Ο νόμος του Paschen προσέγγισε την τάση που προκαλεί ηλεκτρική κατάρρευση (V = f(pd)). Είναι στην πραγματικότητα μια εξίσωση που εξηγεί την τάση κατάρρευσης ως συνάρτηση του γινομένου πίεσης και μήκους διαστάσεως. Σε αυτό, παίρνεται μια καμπύλη, η οποία ονομάζεται καμπύλη Paschen. Η καμπύλη Paschen για τον αέρα και το αργόνιο αναπαρίσταται στο σχήμα 1.
Εδώ, καθώς η πίεση μειώνεται, η τάση κατάρρευσης επίσης μειώνεται και στη συνέχεια αυξάνεται ξεπερνώντας την αρχική τιμή. Σε κανονική πίεση, η τάση κατάρρευσης μειώνεται με το μήκος της διαστάσεως μέχρι σημείο.

Όταν το μήκος της διαστάσεως μειώνεται πέρα από αυτό το σημείο, τότε η τάση κατάρρευσης ξεκινά να αυξάνεται και ξεπερνά την αρχική τιμή. Σε υψηλή πίεση και αυξημένο μήκος διαστάσεως, η τάση κατάρρευσης είναι περίπου ανάλογη με το γινόμενο των δύο. Αυτό είναι περίπου ανάλογο λόγω των επιδράσεων των ηλεκτρόδων (μικροσκοπικές ανωμαλίες των ηλεκτρόδων μπορεί να προκαλέσουν κατάρρευση). Η τάση κατάρρευσης των ηλεκτροδυναμικών αερίων είναι επίσης περίπου ανάλογη με την πυκνότητα.

Μηχανισμός Κατάρρευσης

Ο μηχανισμός κατάρρευσης θα εξαρτάται άμεσα από τη φύση των ηλεκτροδυναμικών αερίων και την ηλεκτρική φορά των ηλεκτρόδων στους οποίους ξεκινά η κατάρρευση. Εάν η κατάρρευση ξεκινά στην κάθοδο, τότε η παροχή των αρχικών ηλεκτρονίων είναι από τον ηλεκτρόδο. Στη συνέχεια, τα ηλεκτρόνια θα επιταχυνθούν, θα συμβεί η δημιουργία πολλών ηλεκτρονίων και αυτό θα οδηγήσει σε κατάρρευση. Εάν η κατάρρευση ξεκινά στην άνοδο, τότε η παροχή των αρχικών ηλεκτρονίων είναι από το αέριο. Για παράδειγμα, ο αέρας και το αέριο SF6. Ένα μικρό οξύ σημείο σε ένα αέριο μπορεί επίσης να είναι η αιτία της κατάρρευσης της αεριούχης διαστάσεως. Αυτό συμβαίνει ως αποτέλεσμα των βηματικών διεργασιών κατάρρευσης. Η διαμόρφωση κορωνής (δηλαδή απορροής κορωνής) μπορεί να σχετίζεται με αυτό. Είναι στην πραγματικότητα μια μικρή απόδοση ενέργειας (απορροή) και αυτό οδηγεί σε ελαφρά ιονισμένες αεριούχες διαδρομές. Όταν το πεδίο είναι πολύ υψηλό, μία από αυτές τις διαδρομές θα διαγωνίζεται.

Ιδιότητες των Ηλεκτροδυναμικών Αερίων

Οι προτιμώμενες ιδιότητες ενός εξαιρετικού ηλεκτροδυναμικού υλικού είναι οι εξής

• Μέγιστη ηλεκτροδυναμική αντοχή.

• Καλή μεταφορά θερμότητας.

• Ανεφλαμμένο.

• Χημική αδράνεια απέναντι στο υλικό κατασκευής που χρησιμοποιείται.

• Αδράνεια.

• Περιβαλλοντικά μη τοξικό.

• Χαμηλή θερμοκρασία συμπυκνώσεως.

• Υψηλή θερμική σταθερότητα.

• Διαθέσιμο σε χαμηλό κόστος

Εφαρμογή Ηλεκτροδυναμικών Αερίων

Χρησιμοποιείται σε Μετατροπείς, Οδηγοί κύματος ραντάρ, Κλειδωτοί κύκλοι, Στροφόργανα, Υψηλή Τάση Στροφής, Ψύξεις. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε εφαρμογές υψηλής τάσης.

Δήλωση: Σεβαστείτε το πρωτότυπο, καλά άρθρα αξίζει να κοινοποιηθούν, εάν υπάρχει παραβίαση δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας παρακαλείται επικοινωνία για διαγραφή.