Gases Dielétricos

Materiais dielétricos são basicamente isolantes elétricos puros. Ao aplicar um campo elétrico sensato, os gases dielétricos podem ser polarizados. Vácuo, sólidos, líquidos e gases podem ser materiais dielétricos. Um gás dielétrico também é chamado de gás isolante. É um material dielétrico no estado gasoso que pode prevenir descargas elétricas. Ar seco, Hexafluoreto de enxofre (SF6) etc são exemplos de materiais dielétricos gasosos.
Os dielétricos gasosos não estão praticamente livres de partículas carregadas eletricamente. Quando um campo elétrico periférico é aplicado a um gás, os elétrons livres são formados. Esses elétrons livres são acelerados do cátodo para o ânodo pela pressão elétrica aplicando uma força sobre eles.

Quando esses elétrons atingem energia suficiente para colidir com os elétrons dos átomos ou moléculas do gás e, depois disso, os elétrons não são mais retidos pelas moléculas, a concentração de elétrons começará a aumentar exponencialmente. Como resultado, ocorre a ruptura. Alguns gases, como SF6, estão fortemente ligados (os elétrons estão fortemente ligados à molécula), alguns estão fracamente ligados, por exemplo, oxigênio, e alguns não estão ligados em absoluto, por exemplo, N2. Exemplos de gases dielétricos são Amônia, Ar, Dióxido de carbono, Hexafluoreto de enxofre (SF6), Monóxido de carbono, Nitrogênio, Hidrogênio, etc. O teor de umidade nos gases dielétricos pode alterar as propriedades para ser um bom dielétrico.

Ruptura em Gases

Na verdade, é a queda na resistência dos gases isolantes. Isso acontecerá quando a tensão aplicada aumentar além da tensão de ruptura (força dielétrica). Como resultado, o gás começará a conduzir. Ou seja, haverá um aumento forte de tensão em uma pequena área no gás. Esta área de aumento de tensão forte é a causa da ionização parcial do gás próximo e inicia a condução. Isso é feito intencionalmente em descargas de baixa pressão (em um precipitador eletrostático ou em luzes fluorescentes).

A lei de Paschen aproximou a tensão que causa a ruptura elétrica (V = f(pd)). Na verdade, é uma equação que descreve a tensão de ruptura como função do produto da pressão e do comprimento da lacuna. Nela, obtém-se uma curva, chamada de curva de Paschen. A curva de Paschen para ar e argônio é representada na figura 1.
Aqui, à medida que a pressão diminui, a tensão de ruptura também diminui e, então, gradualmente aumenta, ultrapassando o valor original. Sob pressão padrão, a tensão de ruptura diminui com o comprimento da lacuna até um ponto.

Quando o comprimento da lacuna é reduzido além desse ponto, a tensão de ruptura começa a aumentar e ultrapassa seu valor original. Em condições de alta pressão e comprimento de lacuna aumentado, a tensão de ruptura é mais ou menos proporcional ao produto dos dois. Isso é aproximadamente proporcional devido a efeitos de eletrodo (irregularidades microscópicas dos eletrodos podem causar ruptura). A tensão de ruptura dos gases dielétricos também é aproximadamente proporcional à densidade.

Mecanismo de Ruptura

O mecanismo de ruptura dependerá diretamente da natureza dos gases dielétricos e a polaridade do eletrodo em que a ruptura começa. Se a ruptura começar no cátodo, então o fornecimento de elétrons iniciadores será pelo próprio eletrodo. Então, os elétrons serão acelerados, ocorrerá a formação de numerosos elétrons e resultará em ruptura. Se a ruptura começar no ânodo, então o fornecimento de elétrons iniciadores será pelo próprio gás. Por exemplo, ar e gás SF6. Um ponto agudo minúsculo em um gás também pode ser a causa da ruptura da lacuna de gás. Isso acontece como resultado de processos de ruptura passo a passo. A formação de corona (ou seja, descarga de corona) pode estar relacionada a isso. É, na verdade, uma liberação de energia curta (descarga) e resulta em canais de gás fracamente ionizado. Quando o campo é muito alto, um desses canais irá conduzir.

Propriedades dos Gases Dielétricos

As propriedades preferidas de um excelente material dielétrico gasoso são as seguintes

• Força dielétrica máxima.

• Ótima transferência de calor.

• Incombustível.

• Inércia química contra o material de construção usado.

• Inertez.

• Não tóxico ambientalmente.

• Baixa temperatura de condensação.

• Alta constância térmica.

• Disponível a baixo custo.

Aplicação dos Gases Dielétricos

É utilizado em Transformadores, Guias de onda de radar, Disjuntores, Quadros de distribuição, Comutação de Alta Tensão, Refrigerantes. Eles são geralmente usados em aplicações de alta tensão.

Declaração: Respeite o original, artigos bons valem a pena ser compartilhados, se houver violação de direitos autorais, entre em contato para excluir.