Dielektrični plinovi

Dielektrični materijali su u osnovi čisti električni izolatori. Primjenom smislenog električnog polja, dielektrični plinovi se mogu polarizovati. Vakuum, čvrste, tečne i plinske supstance mogu biti dielektrični materijali. Dielektrični plin se takođe naziva izolacionim plinom. To je dielektrični materijal u plinskom stanju koji može sprječiti električni razlag. Suha zrak, šestični fluorid (SF6) itd. su primjeri plinskih dielektričnih materijala.
Plinski dielektrici nisu praktično slobodni od električno nabijenih čestica. Kada se periferijsko električno polje primijeni na plin, stvaraju se slobodni elektroni. Ovi slobodni elektroni ubrzavaju se od katode do anode pod dejstvom električnog pritiska koji ih gura.

Kada ovi elektroni dostignu dovoljnu energiju da udare elektrone atoma ili molekula plina, a zatim ti elektroni ne budu angažovani od strane molekula, koncentracija elektrona će početi eksponencijalno rasti. Rezultat toga je propad. Neke plinove, poput SF6, čvrsto su vezane (elektroni su jako vezani za molekul), neke su slabo vezane, npr. kiseonik, a neke nisu uopšte vezane, npr. N2. Primjeri dielektričnih plinova su Amonijak, Zrak, Ugljični dioksid, Šestični fluorid (SF6), Ugljen monoksida, Azot, Vodonik itd. Sadržaj vlage u dielektričnim plinovima može promijeniti njihove osobine kao dobrog dielektrika.

Propad u plinovima

U stvari, radi se o padu otpornosti izolacionih plinova. To se događa kada primijenjena naponska razlika premaši naponsku razliku propada (dielektrična čvrstoća). Kao rezultat toga, plin će početi voditi. To znači, doći će do snažnog porasta napona u malom prostoru u plinu. Taj prostor snažnog porasta napona je uzrok parcijalne jonizacije okolnog plina i započinje vodljivost. Ovo se intenzivno koristi u niskopritisnim razlagama (u elektrostatičkom prašnjaku ili u fluorescentnim svjetiljkama).

Paschenov zakon aproksimira naponsku razliku koja uzrokuje električni propad (V = f(pd)). Radi se zapravo o jednačini koja objašnjava naponsku razliku propada kao funkciju proizvoda pritiska i dužine razmaka. Tako se dobija kriva, koja se naziva Paschenova kriva. Paschenova kriva za zrak i argon je prikazana na slici 1.
Ovdje, smanjenjem pritiska, naponska razlika propada takođe opada, a zatim postepeno raste prema originalnoj vrijednosti. Na standardnom pritisku, naponska razlika propada smanjuje se s povećanjem dužine razmaka do određene tačke.

Kada se dužina razmaka smanji ispod te tačke, naponska razlika propada počinje rasti i premašuje svoju originalnu vrijednost. Pri visokom pritisku i povećanoj dužini razmaka, naponska razlika propada je približno proporcionalna proizvodu ta dva. Ovo je približno proporcionalno zbog efekata elektroda (mikroskopske iregularnosti elektroda mogu uzrokovati propad). Naponska razlika propada dielektričnih plinova je takođe približno proporcionalna gustoći.

Mehanizam propada

Mehanizam propada direktno zavisi od prirode dielektričnih plinova i polariteta elektroda na kojem propad počinje. Ako propad počne na katodi, tada inicijalni elektroni dolaze od samog elektroda. Zatim se elektroni ubrzavaju, formiraju se mnogi elektroni i rezultira propadom. Ako propad počne na anodi, tada inicijalni elektroni dolaze od samog plina. Npr. zrak i SF6 plin. Mali oštar vrh u plinu takođe može biti uzrok propada plinskog razmaka. To se dešava kao rezultat postupnih procesa propada. Formiranje korone (tj. korona razlag) može biti vezano za ovo. Radi se zapravo o kratkom oslobađanju energije (razlag) i rezultira slabim jonizovanim plinskim kanalicama. Kada je polje previše visoko, jedna od ovih kanalica će voditi.

Osobine dielektričnih plinova

Preferirane osobine odličnog plinskog dielektričnog materijala su sledeće:

• Najveća dielektrična čvrstoća.

• Dobar transfer toplote.

• Nezapaljiv.

• Hemijska neutralnost prema materijalima koji se koriste u konstrukciji.

• Inertnost.

• Ekološki neštetan.

• Niska temperatura kondenzacije.

• Visoka toplinska stabilnost.

• Dostupnost po niskoj cijeni.

Primjena dielektričnih plinova

Koriste se u transformatorima, radar sklopovima, prekidnicama, prekidačima, visokonaponskom prekidu, hladnjacima. Obično se koriste u visokonaponskim aplikacijama.

Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vrijedi deliti, ukoliko postoji kršenje autorskih prava molimo da kontaktirate za brisanje.