डायलेक्ट्रिक गैसहरू

डायलेक्ट्रिक सामग्री मूल रूप से शुद्ध विद्युत अवरोधक होती हैं। एक संयमित विद्युत क्षेत्र लगाने पर, डायलेक्ट्रिक गैस को ध्रुवीकृत किया जा सकता है। रिक्त स्थान, ठोस, तरल और गैस डायलेक्ट्रिक सामग्री हो सकते हैं। एक डायलेक्ट्रिक गैस को इन्सुलेटिंग गैस भी कहा जाता है। यह एक गैसीय अवस्था में डायलेक्ट्रिक सामग्री है जो विद्युत डिस्चार्ज को रोक सकती है। सूखा हवा, सल्फर हेक्साफ्लुओराइड (SF6) आदि गैसीय डायलेक्ट्रिक सामग्री के उदाहरण हैं।
गैसीय डायलेक्ट्रिक सामग्री वास्तव में विद्युत आवेशित कणों से नहीं रहती हैं। जब एक परिधीय विद्युत क्षेत्र गैस पर लगाया जाता है, तो मुक्त इलेक्ट्रॉन बनते हैं। ये मुक्त इलेक्ट्रॉन विद्युत दबाव द्वारा एक बल लगाकर कैथोड से एनोड तक तेजी से चलते हैं।

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

गैसों में विघटन

वास्तव में, यह इन्सुलेटिंग गैसों के प्रतिरोध की गिरावट है। यह तब होता है जब लगाया गया वोल्टेज विघटन वोल्टेज (डायलेक्ट्रिक ताकत) से अधिक होता है। इस परिणामस्वरूप, गैस चालक बनना शुरू कर देती है। अर्थात, गैस में एक छोटे क्षेत्र में वोल्टेज का तेजी से बढ़ना शुरू होता है। यह वोल्टेज बढ़ने वाला क्षेत्र निकटवर्ती गैस के आंशिक आयनन का कारण बनता है और चालक बनना शुरू होता है। यह कम दबाव वाले डिस्चार्ज (एक इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रेसिपिटेटर या फ्लोरेसेंट लाइट में) में उद्देश्यपूर्वक किया जाता है।

पाशेन का नियम विद्युत विघटन (V = f(pd)) को लगाने वाले वोल्टेज का अनुमान लगाता है। वास्तव में, यह एक समीकरण है जो विघटन वोल्टेज को दबाव और अंतराल की लंबाई के उत्पाद के रूप में समझाता है। इसमें एक वक्र प्राप्त होता है, जिसे 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 होता है। मानक दबाव पर, विघटन वोल्टेज अंतराल की लंबाई के साथ एक बिंदु तक कम होता है।

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

विघटन तंत्र

विघटन की प्रक्रिया डायलेक्ट्रिक गैसों की प्रकृति और विघटन शुरू होने वाले इलेक्ट्रोड ध्रुवता पर निर्भर करती है। यदि विघटन कैथोड पर शुरू होता है, तो शुरुआती इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति इलेक्ट्रोड द्वारा होती है। फिर इलेक्ट्रॉन तेजी से चलने लगते हैं, बहुत से इलेक्ट्रॉन बनते हैं और यह विघटन का कारण बनता है। यदि विघटन एनोड पर शुरू होता है, तो शुरुआती इलेक्ट्रॉनों की आपूर्ति गैस द्वारा होती है। उदाहरण के लिए, हवा और SF6 गैस। गैस अंतराल में एक छोटा तेज बिंदु भी गैस अंतराल के विघटन का कारण बन सकता है। यह एक कदम-दर-कदम विघटन प्रक्रिया के परिणामस्वरूप होता है। कोरोना निर्माण (यानी कोरोना डिस्चार्ज) इसके साथ संबंधित हो सकता है। यह वास्तव में एक छोटी ऊर्जा रिहाई (डिस्चार्ज) है जो अपर्याप्त आयनित गैस चैनलों का परिणाम होता है। जब क्षेत्र बहुत ऊंचा होता है, तो इनमें से एक चैनल चालक बन जाता है।

डायलेक्ट्रिक गैसों के गुण

उत्कृष्ट गैसीय डायलेक्ट्रिक सामग्री के पसंदीदा गुण निम्नलिखित हैं:

• अधिकतम डायलेक्ट्रिक ताकत।

• अच्छा ऊष्मा स्थानांतरण।

• अग्निशमन।

• निर्माण सामग्री के विरुद्ध रासायनिक निष्क्रियता।

• निष्क्रियता।

• पर्यावरणीय रूप से गैर-विषाक्त।

• कम तापमान घनीकरण।

• उच्च ऊष्मीय स्थिरता।

• कम लागत पर उपलब्ध

डायलेक्ट्रिक गैसों के अनुप्रयोग

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

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