גזים דיאלקטריים

חומרים דיאלקטריים הם בעיקר מבודדי חשמל טהורים. באמצעות יישום שדה חשמלי סביר, ניתן לפולריזציה את הגזי הדיאלקטריים. וואקום, מוצקים, נוזלים וגזי יכולים להיות חומרים דיאלקטריים. גז דיאלקטרי מכונה גם גז מבודד. זהו חומר דיאלקטרי במצב גזי שיכול למנוע פריצה חשמלית. אוויר יבש, פלואוריד סולפור הקסה- (SF6) וכו' הם דוגמאות לחומרים דיאלקטריים גזי.
גזי דיאלקטריים אינם פנימית חופשיים מחלקיקים טעונים חשמלית. כאשר משטחים שדה חשמלי לגז, נוצרים אלקטרונים חופשיים. האלקטרונים החופשיים מתאיצים מהקתודה לאנודה על ידי הלחץ החשמלי המפעיל כוח עליהם.

כאשר האלקטרונים מגיעים לאנרגיה מספקת כדי להכות באלקטרונים של אטומי הגז או מולקולות, ולאחר מכן האלקטרונים אינם מעורבים במולקולות, אז הריכוז של האלקטרונים מתחיל לעלות בצורה מעריכית. כתוצאה מכך מתרחשת התפרקות. חלק מהגזים כמו SF6 מחוברים חזק מאוד (האלקטרונים מחוברים חזק למולקולה), חלקם מחוברים באורח חלש למשל, חמצן, וחלקם כלל לא מחוברים למשל, N2. דוגמאות לגזי דיאלקטריים הן אמוניה, אוויר, פחמן דו חמצני, פלואוריד סולפור הקסה- (SF6), חד חמצן פחמני, חנקן, מימן וכדומה. תכולת המים בגזי דיאלקטריים יכולה לשנות את התכונות שלהם להיות מבודדים טובים.

התפרקות בגזי

בעצם מדובר בנפילת ההתנגדות של גזי המבודדים. זה יקרה כאשר מתח הנלווה עולה מעל מתח ההתפרקות ( חוזק הדיאלקטרי). כתוצאה מכך, הגז יתחיל לנהל. כלומר, יהיה עלייה חזקה במתח באזור קטן בגז. האזור של עלייה חזקה במתח הוא הסיבה להתפרקות חלקית של גז סמוך ומתחיל הנהגה. זה נעשה באופן מכוון בהפרעות בעומס נמוך (במסננת פליטה אלקטרוסטטית או ב נורות פלואורסנטיות).

חוק פאשן קירב את המתח המעורר התפרקות חשמלית (V = f(pd)). זהו למעשה משוואה המסבירת את מתח ההתפרקות כתלות במכפלה של לחץ ואורך הפער. במשוואה זו מתקבל עקומת פאשן. העקומת פאשן עבור אוויר וארגון מצוינת בתמונה 1.
כאן, ככל שהלחץ יורד, מתח ההתפרקות גם יורד ואז גדל בהדרגה עד שהוא עולה מעל הערך המקורי. בלחץ תקן, מתח ההתפרקות יורד עם אורך הפער עד לנקודה מסוימת.

כאשר אורך הפער מופחת מעבר לנקודה זו, אז מתח ההתפרקות מתחיל לעלות ומעל את הערך המקורי שלו. בלחץ גבוה וברמת אורך פער גבוהה, מתח ההתפרקות הוא בקירוב פרופורציוני למכפלה של שניהם. זהו בקירוב פרופורציוני עקב השפעת אלקטרודות (אי-הרגולריות מיקרוסקופית של אלקטרודות יכולה לגרום להתפרקות). מתח ההתפרקות של גזי דיאלקטריים הוא גם בקירוב פרופורציוני לדichte.

מנגנון התפרקות

המנגנון של התפרקות תלוי ישירות בטבע של גזי הדיאלקטריים ובפולריות של האלקטרודה שבה מתחילת ההתפרקות. אם ההתפרקות מתחילת בקתודה, אז האספקה של אלקטרונים ראשונים היא מהאלקטרודה עצמה. אז האלקטרונים יקבלו תאוצה, ייווצרו מספר גדול של אלקטרונים וזה יוביל להתפרקות. אם ההתפרקות מתחילת באנודה, אז האספקה של אלקטרונים ראשונים היא מהגז עצמו. למשל, אוויר וגז SF6. נקודת חדה קטנה בגז יכולה גם להיות הגורם להתפרקות של הפער הגזי. זה קורה כתוצאה מהתהליך ההדרגתי של התפרקות. היווצרות קורונה (כלומר פריקה קורונית) יכולה להיות קשורה לזה. זהו למעשה שחרור אנרגיה קצר ותוצאה ממנו ערוצים חלשים של גז מיונן. כאשר השדה גבוה מדי, אחד מהערוצים האלה ינהל.

תכונות של גזי דיאלקטריים

התכונות המועדפות של חומר דיאלקטרי גזי מצויין הן כדלקמן

• חוזק דיאלקטרי מקסימלי.

• העברת חום טובה.

• לא בעירה.

• הצבת כימית מול חומרי הבנייה הנמצאים בשימוש.

• ניטרליות.

• לא רעיל לסביבה.

• טמפרטורת התאדות נמוכה.

• יציבות תרמית גבוהה.

• זמין במחיר נמוך

יישומים של גזי דיאלקטריים

זה נמצא בשימוש ב טרנספורמר, צינורות גלי ראדאר, נתקי חשמל, מערכות החלפת חשמל, החלפת מתח גבוה, חומרי קירור. הם בדרך כלל משמשים ביישומים של מתח גבוה.

הצהרה: כבוד למקורי, מאמרים טובים ראויים לשיתוף, אם יש הפרת זכויות ייחוס נא צרו קשר למחיקת.