Дielektrичні гази

Діелектричні матеріали є основними і чистими електричними ізоляторами. При застосуванні розумного електричного поля, діелектричні гази можна поляризувати. Вакуум, тверді, рідкі та газові матеріали можуть бути діелектриками. Діелектричний газ також називають ізоляційним газом. Це діелектричний матеріал у газоподібному стані, який може запобігти електричному розряду. Сухий повітря, шестифторид сульфуру (SF6) тощо є прикладами газоподібних діелектричних матеріалів.
Газові діелектрики не зовсім вільні від електрично заряджених частинок. Коли до газу застосовується периферійне електричне поле, формуються вільні електрони. Ці вільні електрони прискорюються від катоду до аноду під дією електричного тиску, який діє на них.

Коли ці електрони набирають достатньої енергії, щоб відбити електрони атомів газу або молекул, а потім електрони не включаються молекулами, концентрація електронів починає зростати експоненціально. В результаті відбувається пробій. Деякі гази, такі як SF6, сильно зв'язані (електрони сильно зв'язані з молекулою), деякі слабко зв'язані, наприклад, кисень, а деякі взагалі не зв'язані, наприклад, N2. Приклади діелектричних газів — аміак, повітря, двокисень карбону, шестифторид сульфуру (SF6), оксид карбону, азот, водню тощо. Вологість у діелектричних газах може змінити їх властивості, щоб вони стали хорошими діелектриками.

Пробій у газах

Насправді, це спад опору ізоляційних газів. Це відбудеться, коли застосоване напруга збільшується більше ніж пробійна напруга (діелектрична стійкість). В результаті цього газ почне проводити. Тобто, буде сильний зростання напруги в маленькій області газу. Ця область сильного зростання напруги є причиною часткової іонізації сусіднього газу і початку провідності. Це робиться намірно при низькому тиску (в електростатичному осаднику або в люмінесцентних лампах).

Закон Пашена наближено описує напругу, яка викликає електричний пробій (V = f(pd)). Це насправді рівняння, яке пояснює пробійну напругу як функцію добутку тиску і довжини прогалу. На цьому отримується крива, яка називається кривою Пашена. Крива Пашена для повітря та аргону представлена на рисунку 1.
Тут, коли тиск зменшується, пробійна напруга також зменшується, а потім поступово зростає, перевищуючи початкове значення. При стандартному тиску пробійна напруга зменшується з довжиною прогалу до певної точки.

Коли довжина прогалу зменшується понад цю точку, пробійна напруга починає зростати і перевищує своє початкове значення. При високому тиску і збільшеній довжині прогалу пробійна напруга більш-менш пропорційна добутку двох. Це приблизно пропорційно через ефекти електродів (мікроскопічні нерівності електродів можуть спричинити пробій). Пробійна напруга діелектричних газів також приблизно пропорційна їхньїй густині.

Механізм пробою

Механізм пробою безпосередньо залежить від природи діелектричних газів і полярності електроду, з якого починається пробій. Якщо пробій починається на катоді, то початкові електрони надаються самим електродом. Потім електрони прискорюються, формується велика кількість електронів, що призводить до пробою. Якщо пробій починається на аноді, то початкові електрони надаються самим газом. Наприклад, повітря і газ SF6. Мала гостра точка в газі також може бути причиною пробою газового прогалу. Це відбувається в результаті послідовних процесів пробою. Формування корони (тобто коронний розряд) може бути пов'язаним з цим. Це насправді короткий вивір енергії (розряд) і це призводить до слабо іонізованих каналів газу. Коли поле занадто високе, один з цих каналів буде проводити.

Властивості діелектричних газів

Бажані властивості відмінного газового діелектричного матеріалу такі:

• Найвища діелектрична стійкість.

• Добре теплопередача.

• Негорючість.

• Хімічна стійкість до матеріалів, які використовуються.

• Незмінність.

• Екологічна безпечність.

• Низька температура конденсації.

• Висока термічна стійкість.

• Низька вартість.

Застосування діелектричних газів

Використовується в трансформаторах, радарних хвильоводах, автоматах захисту, комутаційних пристроях, високовольтному комутуванні, охолоджувачах. Зазвичай використовуються в високовольтних системах.

Заява: Поважайте оригінал, добри статті варті поширення, якщо є порушення авторських прав зв'яжіться для видалення.