Dielektriske gasser

Dielektriske materialer er grunnleggende rene elektriske isolatører. Ved å bruke et fornuftig elektrisk felt, kan dielektriske gasser polariseres. Vakuum, faste stoffer, væsker og gasser kan være dielektriske materialer. En dielektrisk gas kalles også en isoleringsgas. Det er et dielektrisk materiale i gassform som kan forhindre elektrisk utslipp. Tørr luft, svovelhexafluorid (SF6) etc. er eksempler på gassfase dielektriske materialer.
Gassfase dielektrikere er ikke praktisk talt fri for elektrisk ladete partikler. Når et periferielt elektrisk felt blir brukt på en gass, dannes frie elektroner. Disse frie elektronene accelereres fra katode til anode av den elektriske spenningen som påføres dem.

Når disse elektronene oppnår nok energi til å slå av elektronene til gassen atomer eller molekyler, og deretter ikke involveres av molekylene, vil koncentrasjonen av elektroner begynne å øke eksponentielt. Dette fører til nedbrytning. Noen gasser som SF6 er sterkt bundet (elektronene er sterkt bundet til molekylet), noen er svakt bundet, for eksempel oksygen, og noen er ikke bundet i det hele tatt, for eksempel N2. Eksempler på dielektriske gasser er Ammoniakk, Luft, Kolsyre, Svovelhexafluorid (SF6), Kolsyresyre, Nitrogen, Hydrogen osv. Fuktinnholdet i dielektriske gasser kan endre egenskapene til å være et godt dielektrikum.

Nedbrytning i gasser

Det er faktisk en reduksjon i motstand hos de isolerende gassene. Dette skjer når den påførte spenningen øker over nedbrytningsvoltage (dielektrisk styrke). Som et resultat av dette, vil gassen begynne å lede. Det vil si, det vil være en sterk spenningsstigning i et lite område i gassen. Dette området med sterk spenningsstigning er årsaken til delvis ionisering av nærliggende gass og starter ledning. Dette gjøres bevisst i lavtrykk utslipp (i en elektrostatisk fallapparat eller i fluorescerende lys).

Paschens lov approksimerer spenningen som forårsaker elektrisk nedbrytning (V = f(pd)). Det er faktisk en ligning som beskriver nedbrytningsvoltage som en funksjon av produktet av trykk og gaplengde. Her får man en kurve, som kalles Paschens kurve. Paschens kurve for luft og argon er vist i figur 1.
Når trykket reduseres, reduseres også nedbrytningsvoltage og øker gradvis til å overstige den opprinnelige verdien. Ved standardtrykk, reduseres nedbrytningsvoltage med gaplengden opp til et punkt.

Når gaplengden reduseres yderligere, begynner nedbrytningsvoltage å øke og overstiger sin opprinnelige verdi. Ved høyt trykk og økt gaplengde, er nedbrytningsvoltage mer eller mindre proporsjonal med produktet av de to. Dette er omtrent proporsjonalt på grunn av elektrod effekter (mikroskopiske uregelmessigheter i elektroder kan forårsake nedbrytning). Nedbrytningsvoltage av dielektriske gasser er også omtrent proporsjonalt med tettheten.

Nedbrytningsmekanisme

Mekanismen for nedbrytning vil direkte avhenge av naturen til dielektriske gasser og elektrod polariteten hvor nedbrytningen begynner. Hvis nedbrytningen begynner ved katoden, da er leveransen av initielle elektroner av elektroden selv. Deretter vil elektronene bli akselerert, mange elektroner dannes og det resulterer i nedbrytning. Hvis nedbrytningen begynner ved anoden, da er leveransen av initielle elektroner av gassen selv. For eksempel luft og SF6 gass. Et litet skarpt punkt i en gass kan også være årsaken til nedbrytning av gassgap. Dette skjer som et resultat av trinnvis nedbrytningsprosesser. Corona danning (altså corona utslipp) kan relatert til dette. Det er faktisk en kort energi frigjøring (utslipp) og det resulterer i svakt ioniserte gasskanaler. Når feltet er for høyt, vil en av disse kanalene lede.

Egenskaper ved dielektriske gasser

De foretrukne egenskapene til et fremragende gassfase dielektrisk materiale er følgende

• Maksimal dielektrisk styrke.

• God varmeoverføring.

• Utenforbrændelig.

• Kjemisk inaktiv mot bygningsmaterialer som brukes.

• Inert.

• Miljømessig ikke giftig.

• Lav kondensasjonstemperatur.

• Høy termisk stabilitet.

• Tilgjengelig til lav kostnad.

Anvendelse av dielektriske gasser

Det brukes i transformatorer, radar bølgjeledere, sirkuitbrytere, switchgear, høy spenningsswitching, kjølevæsker. De brukes vanligvis i høy spenning anvendelser.

Erklæring: Respekt for original, god artikkel verdt å dele, hvis det er krænking kontakt slett.