Khí điện môi

Chất điện môi cơ bản và tinh khiết là chất cách điện điện. Bằng cách áp dụng một trường điện hợp lý, các khí điện môi có thể được phân cực. Chân không, chất rắn, chất lỏng và khí có thể là chất điện môi. Một khí điện môi còn được gọi là khí cách điện. Đó là chất điện môi ở trạng thái khí có thể ngăn chặn sự phóng điện. Không khí khô, Lưu huỳnh hexafluoride (SF6) v.v. là ví dụ về chất điện môi khí.
Khí điện môi không thực sự tự do khỏi các hạt mang điện. Khi một trường điện ngoại vi được áp dụng lên một khí, các electron tự do được hình thành. Những electron tự do này được tăng tốc từ catot đến anot bởi áp lực điện tác động lên chúng.

Khi những electron này đạt được năng lượng đủ để va chạm với các electron của átôm hoặc phân tử khí và sau đó, các electron không bị liên kết bởi các phân tử, thì nồng độ electron sẽ bắt đầu tăng theo cấp số nhân. Kết quả là, sự phá vỡ xảy ra. Một số khí như SF6 được gắn kết mạnh (các electron được gắn kết mạnh vào phân tử), một số được gắn kết yếu, ví dụ như oxi và một số không được gắn kết, ví dụ như N2. Ví dụ về khí điện môi bao gồm Ammoniac, Không khí, Dioxide cacbon, Lưu huỳnh hexafluoride (SF6), Monoxide cacbon, Nitơ, Hydrogen v.v. Nội dung nước trong khí điện môi có thể thay đổi tính chất để trở thành một chất điện môi tốt.

Sự phá vỡ trong khí

Thực tế, đây là sự sụt giảm độ kháng của các khí cách điện. Điều này xảy ra khi áp suất điện áp tăng hơn so với điện áp phá vỡ (độ bền điện môi). Kết quả là, khí sẽ bắt đầu dẫn điện. Nghĩa là, sẽ có một sự tăng mạnh về điện áp trong một khu vực nhỏ trong khí. Khu vực tăng điện áp mạnh này là nguyên nhân của việc ion hóa một phần khí gần đó và bắt đầu dẫn điện. Điều này được thực hiện cố ý trong các xả điện áp thấp (trong máy lọc tĩnh điện hoặc trong đèn huỳnh quang).

Định luật Paschen đã xấp xỉ điện áp gây ra sự phá vỡ điện (V = f(pd)). Đây thực sự là một phương trình giải thích điện áp phá vỡ theo hàm của tích giữa áp suất và chiều dài khoảng cách. Trong đó, một đường cong được tạo ra, được gọi là đường cong Paschen. Đường cong Paschen cho không khí và argon được biểu diễn trong Hình 1.
Tại đây, khi áp suất giảm, điện áp phá vỡ cũng giảm và sau đó dần tăng vượt quá giá trị ban đầu. Tại áp suất chuẩn, điện áp phá vỡ giảm theo chiều dài khoảng cách đến một điểm.

Khi chiều dài khoảng cách giảm xuống dưới điểm đó, thì điện áp phá vỡ bắt đầu tăng và vượt quá giá trị ban đầu. Trong điều kiện áp suất cao và chiều dài khoảng cách tăng, điện áp phá vỡ tỷ lệ thuận với tích của hai yếu tố. Điều này tỷ lệ thuận vì hiệu ứng của điện cực (sự bất thường vi mô của điện cực có thể gây ra sự phá vỡ). Điện áp phá vỡ của khí điện môi cũng tỷ lệ thuận với mật độ.

Cơ chế phá vỡ

Cơ chế phá vỡ sẽ phụ thuộc trực tiếp vào bản chất của khí điện môi và cực điện mà sự phá vỡ bắt đầu. Nếu sự phá vỡ bắt đầu tại catot, thì nguồn cung cấp electron khởi đầu là từ điện cực. Sau đó, các electron sẽ được tăng tốc, hình thành nhiều electron và dẫn đến sự phá vỡ. Nếu sự phá vỡ bắt đầu tại anot, thì nguồn cung cấp electron khởi đầu là từ khí. Ví dụ, không khí và khí SF6. Một điểm nhọn nhỏ trong khí cũng có thể là nguyên nhân của sự phá vỡ khoảng cách khí. Điều này xảy ra do quá trình phá vỡ từng bước. Sự hình thành corona (tức là xả corona) có thể liên quan đến điều này. Thực tế, đây là một sự phát hành năng lượng ngắn (xả) và nó dẫn đến các kênh khí ion hóa yếu. Khi trường điện quá cao, một trong những kênh này sẽ dẫn điện.

Tính chất của khí điện môi

Các tính chất mong muốn của một chất điện môi khí xuất sắc là như sau

• Độ bền điện môi tối đa.

• Truyền nhiệt tốt.

• Không cháy.

• Tính ổn định hóa học đối với vật liệu xây dựng được sử dụng.

• Tính trơ.

• Môi trường không độc hại.

• Nhiệt độ ngưng tụ thấp.

• Độ ổn định nhiệt cao.

• Có sẵn với chi phí thấp

Ứng dụng của khí điện môi

Nó được sử dụng trong biến áp, ống dẫn sóng radar, công tắc mạch, thiết bị đóng cắt, điều khiển điện áp cao, chất làm mát. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng điện áp cao.

Bản quyền: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.