Диэлектрические газы

Диэлектрические материалы являются основными и чистыми электрическими изоляторами. При применении разумного электрического поля, диэлектрические газы могут быть поляризованы. Вакуум, твердые, жидкие и газообразные вещества могут быть диэлектрическими материалами. Диэлектрический газ также называется изолирующим газом. Это диэлектрический материал в газообразном состоянии, который может предотвращать электрический разряд. Сухой воздух, гексафторид серы (SF6) и т.д. являются примерами газообразных диэлектрических материалов.
Газообразные диэлектрики практически не свободны от заряженных частиц. Когда к газу применяется периферическое электрическое поле, образуются свободные электроны. Эти свободные электроны ускоряются от катода к аноду под действием электрического давления, которое прилагает силу к ним.

Когда эти электроны получают достаточную энергию, чтобы столкнуть электроны атомов или молекул газа, и после этого электроны не привязаны к молекулам, концентрация электронов начинает расти экспоненциально. В результате происходит пробой. Некоторые газы, такие как SF6, сильно связаны (электроны сильно привязаны к молекуле), некоторые слабо связаны, например, кислород, а некоторые совсем не связаны, например, N2. Примеры диэлектрических газов - это аммиак, воздух, углекислый газ, гексафторид серы (SF6), окись углерода, азот, водород и т.д. Содержание влаги в диэлектрических газах может изменить их свойства, делая их менее подходящими для использования в качестве хорошего диэлектрика.

Пробой в газах

На самом деле, это падение сопротивления изолирующих газов. Это происходит, когда приложенное напряжение превышает напряжение пробоя (диэлектрическую прочность). В результате газ начинает проводить. То есть, будет резкое увеличение напряжения в небольшой области газа. Эта область с высоким напряжением является причиной частичной ионизации близлежащего газа и начала проводимости. Это делается намеренно в низкодавленных разрядах (например, в электростатическом осадителе или в люминесцентных лампах).

Закон Пашена приближенно определяет напряжение, вызывающее электрический пробой (V = f(pd)). Это уравнение, описывающее напряжение пробоя как функцию произведения давления и длины зазора. В результате получается кривая, называемая кривой Пашена. Кривая Пашена для воздуха и аргона представлена на рисунке 1.
При уменьшении давления напряжение пробоя также снижается, а затем постепенно увеличивается, превышая первоначальное значение. При стандартном давлении напряжение пробоя снижается с увеличением длины зазора до определенной точки.

Когда длина зазора уменьшается за эту точку, напряжение пробоя начинает увеличиваться и превосходит свое первоначальное значение. При высоком давлении и увеличенной длине зазора напряжение пробоя более или менее пропорционально произведению этих двух величин. Это приблизительно пропорционально из-за эффектов электродов (микроскопические неровности электродов могут вызвать пробой). Напряжение пробоя диэлектрических газов также приблизительно пропорционально плотности.

Механизм пробоя

Механизм пробоя напрямую зависит от природы диэлектрических газов и полярности электрода, с которого начинается пробой. Если пробой начинается на катоде, то начальные электроны поставляются самим электродом. Затем электроны ускоряются, происходит образование множества электронов, что приводит к пробою. Если пробой начинается на аноде, то начальные электроны поставляются самим газом. Например, воздух и SF6. Маленькая острая точка в газе также может быть причиной пробоя газового зазора. Это происходит в результате последовательных процессов пробоя. Формирование короны (т.е. коронный разряд) может быть связано с этим. Это фактически кратковременный выброс энергии (разряд), который приводит к слабо ионизированным газовым каналам. Когда поле слишком высоко, один из этих каналов начинает проводить.

Свойства диэлектрических газов

Предпочтительные свойства отличного газообразного диэлектрического материала следующие:

• Максимальная диэлектрическая прочность.

• Хорошая теплопередача.

• Негорючесть.

• Химическая инертность по отношению к используемому конструкционному материалу.

• Инертность.

• Экологическая безопасность.

• Низкая температура конденсации.

• Высокая термостойкость.

• Низкая стоимость.

Применение диэлектрических газов

Они используются в трансформаторах, радиолокационных волноводах, выключателях, коммутационных аппаратах, высоковольтных выключателях, охладителях. Обычно они используются в высоковольтных приложениях.

Заявление: Уважайте оригинал, хорошие статьи стоит делиться, если есть нарушение авторских прав, пожалуйста, свяжитесь для удаления.