डाइएलेक्ट्रिक गैसें

डायलेक्ट्रिक सामग्री मूल रूप से बुनियादी और शुद्ध विद्युत अवरोधक हैं। एक संतुलित विद्युत क्षेत्र लगाने पर, डायलेक्ट्रिक गैसें ध्रुवीकृत हो सकती हैं। रिक्त स्थान, ठोस, तरल और गैस डायलेक्ट्रिक सामग्री हो सकती हैं। एक डायलेक्ट्रिक गैस को इंसुलेटिंग गैस भी कहा जाता है। यह एक गैसीय अवस्था में डायलेक्ट्रिक सामग्री है जो विद्युत उत्सर्जन को रोक सकती है। सूखी हवा, सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) आदि गैसीय डायलेक्ट्रिक सामग्री के उदाहरण हैं।
गैसीय डायलेक्ट्रिक में विद्युत आवेशित कण व्यावहारिक रूप से मुक्त नहीं होते हैं। जब एक परिधीय विद्युत क्षेत्र गैस पर लगाया जाता है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉन बनते हैं। ये मुक्त इलेक्ट्रॉन विद्युत दबाव द्वारा उन पर बल लगाकर कैथोड से एनोड तक तेजी से चलते हैं।

जब ये इलेक्ट्रॉन गैस परमाणुओं या अणुओं के इलेक्ट्रॉनों को धक्का देने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करते हैं और उसके बाद, इलेक्ट्रॉन अणुओं द्वारा शामिल नहीं होते हैं, तो इलेक्ट्रॉन सांद्रता घातांकीय रूप से बढ़ना शुरू होती है। परिणामस्वरूप, विघटन होता है। कुछ गैसें जैसे SF6 में शक्तिशाली रूप से जुड़े होते हैं (इलेक्ट्रॉन अणु से शक्तिशाली रूप से जुड़े होते हैं), कुछ कमजोर रूप से जुड़े होते हैं, जैसे, ऑक्सीजन और कुछ बिल्कुल नहीं जुड़े होते, जैसे N2। डायलेक्ट्रिक गैसों के उदाहरण अमोनिया, हवा, कार्बन डाइऑक्साइड, सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6), कार्बन मोनोऑक्साइड, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन आदि हैं। डायलेक्ट्रिक गैसों में नमी की मात्रा अच्छे डायलेक्ट्रिक के गुणों को बदल सकती है।

गैसों में विघटन

वास्तव में, यह इंसुलेटिंग गैसों के प्रतिरोध की गिरावट है। यह तब होगा जब लगाया गया वोल्टेज विघटन वोल्टेज (डायलेक्ट्रिक ताकत) से अधिक होगा। इसके परिणामस्वरूप, गैस चालक शुरू होगी। यानी, गैस में एक छोटे क्षेत्र में मजबूत वोल्टेज वृद्धि होगी। यह मजबूत वोल्टेज वृद्धि का क्षेत्र निकटवर्ती गैस के आंशिक आयनन का कारण बनेगा और चालन शुरू होगा। यह कम दबाव में उत्सर्जन (एक इलेक्ट्रोस्टैटिक विलगक या फ्लोरेसेंट लाइट्स में) में उद्देश्यपूर्वक किया जाता है।

पाशेन का नियम विद्युत विघटन (V = f(pd)) का कारण बनने वाले वोल्टेज का अनुमान लगाता है। यह वास्तव में एक समीकरण है जो विघटन वोल्टेज को दबाव और अंतराल की लंबाई के उत्पाद के रूप में व्यक्त करता है। इसमें एक वक्र प्राप्त होता है, इसे पाशेन वक्र कहा जाता है। आकृति 1 में हवा और आर्गन के लिए पाशेन वक्र दर्शाया गया है।
यहाँ, जैसे-जैसे दबाव कम होता है, विघटन वोल्टेज भी कम होता है और फिर धीरे-धीरे बढ़ता है जो मूल मान से अधिक हो जाता है। मानक दबाव पर, विघटन वोल्टेज अंतराल की लंबाई के साथ तब तक कम होता है जब तक एक बिंदु नहीं पहुंच जाता है।

जब अंतराल की लंबाई उस बिंदु से कम हो जाती है, तो विघटन वोल्टेज बढ़ना शुरू होता है और अपने मूल मान से अधिक हो जाता है। उच्च दबाव और बढ़ी हुई अंतराल की लंबाई की स्थिति में, विघटन वोल्टेज दोनों के उत्पाद के समानुपाती होता है। यह लगभग समानुपाती है क्योंकि इलेक्ट्रोड द्वारा (इलेक्ट्रोडों की अणुसूक्ष्म अनियमितता विघटन का कारण बन सकती है) के प्रभाव के कारण। डायलेक्ट्रिक गैसों का विघटन वोल्टेज लगभग घनत्व के समानुपाती होता है।

विघटन तंत्र

विघटन का तंत्र तत्काल उन डायलेक्ट्रिक गैसों की प्रकृति और विघटन शुरू होने वाले इलेक्ट्रोड ध्रुवता पर निर्भर करेगा। यदि विघटन कैथोड पर शुरू होता है, तो आरंभिक इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति इलेक्ट्रोड द्वारा होती है। फिर इलेक्ट्रॉन तेजी से तेज होते हैं, अनेक इलेक्ट्रॉन बनते हैं और यह विघटन का कारण बनता है। यदि विघटन एनोड पर शुरू होता है, तो आरंभिक इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति गैस द्वारा होती है। उदाहरण के लिए, हवा और SF6 गैस। गैस अंतराल में एक छोटा तेज बिंदु भी विघटन का कारण बन सकता है। यह धारावाहिक विघटन प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप होता है। कोरोना निर्माण (यानी कोरोना उत्सर्जन) इससे संबंधित हो सकता है। यह वास्तव में एक छोटी ऊर्जा उत्सर्जन (उत्सर्जन) है और यह दुर्बल आयनित गैस चैनलों का कारण बनता है। जब क्षेत्र बहुत ऊंचा होता है, तो इनमें से एक चैनल चालक हो जाएगा।

डायलेक्ट्रिक गैसों के गुण

एक उत्कृष्ट गैसीय डायलेक्ट्रिक सामग्री के पसंदीदा गुण निम्नलिखित हैं

• अधिकतम डायलेक्ट्रिक ताकत।

• अच्छा ऊष्मा स्थानांतरण।

• आग नहीं लगती।

• निर्माण सामग्री के विरुद्ध रासायनिक निष्क्रिय।

• निष्क्रिय।

• पर्यावरण में असंपीडित।

• कम तापमान पर ठंडा होना।

• उच्च ऊष्मीय स्थिरता।

• कम लागत पर उपलब्ध

डायलेक्ट्रिक गैसों का उपयोग

यह ट्रांसफॉर्मर, रेडार वेवगाइड, सर्किट ब्रेकर, स्विचगियर, उच्च वोल्टेज स्विचिंग, शीतकारी में उपयोग किया जाता है। ये आमतौर पर उच्च वोल्टेज अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं।

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