يمكننا أولاً مراجعة وصف المواد العازلة الكهربائية. في الواقع، لا توصل الكهرباء. إنها عوازل لها قابلية كهربائية منخفضة جداً. لذا يجب أن نعرف الفرق بين المواد العازلة الكهربائية والمواد العازلة. الفرق هو أن العوازل تحجب تدفق التيار ولكن المواد العازلة الكهربائية تتراكم الطاقة الكهربائية. في المكثفات، تعمل كعوازل كهربائية.
بعد ذلك، يمكننا التطرق إلى الموضوع. خصائص العازل الكهربائي للعزل تشمل الجهد الكهربائي المكسح أو قوة العزل الكهربائي، ومعلمات العازل مثل الثابت الدييكتريكي، والقابلية الكهربائية، وزاوية الخسارة، وعامل القوة. الخصائص الأخرى تشمل المعلمات الكهربائية، الحرارية، الميكانيكية، والكيميائية. يمكننا مناقشة الخصائص الرئيسية بالتفصيل أدناه.
لدى مادة العازل الكهربائي بعض الإلكترونات فقط في حالة التشغيل العادية. عندما يزيد الجهد الكهربائي عن قيمة معينة، يؤدي ذلك إلى الانهيار. أي أن خصائص العزل تتأثر وتتحول في النهاية إلى موصل. قوة المجال الكهربائي عند حدوث الانهيار تسمى الجهد الكهربائي المكسح أو قوة العزل الكهربائي. يمكن التعبير عنها بحد الأقل للجهد الكهربائي الذي سيؤدي إلى انهيار المادة تحت ظروف معينة.
يمكن تقليلها بسبب الشيخوخة، والحرارة العالية، والرطوبة. يتم تقديمها كما يلي
قوة العزل الكهربائي أو الجهد الكهربائي المكسح =
V→ الجهد الكهربائي المكسح.
t→ سمك مادة العازل الكهربائي.
الثابت الدييكتريكي النسبي
يُعرف أيضاً باسم السعة الاستقرائية الخاصة أو الثابت الدييكتريكي. هذا يوفر لنا معلومات حول السعة للمكثف عند استخدام العازل. يتم الإشارة إليه بواسطة εr. السعة للمكثف مرتبطة بفصل الصفائح أو يمكننا القول بسمك العوازل، والمقطع العرضي للصفائح وطبيعة مادة العازل المستخدمة
. يتم تفضيل مادة العازل ذات الثابت الدييكتريكي العالي للمكثف.
الثابت الدييكتريكي النسبي أو الثابت الدييكتريكي =
يمكننا رؤية أنه إذا استبدلنا الهواء بأي وسيط عازل آخر، فسوف تتحسن السعة (المكثف). الثابت الدييكتريكي وقوة العزل الكهربائي لبعض المواد العازلة الكهربائية موضحان أدناه.
مادة العازل الكهربائي |
قوة العزل الكهربائي (كيلوفولت/ملم) |
الثابت الدييكتريكي |
الهواء |
3 |
1 |
زيت |
5-20 |
2-5 |
الميكا |
60-230 |
5-9 |
جدول رقم 1
عند تزويد مادة العازل الكهربائي بتغذية تيار متناوب، لا يحدث استهلاك للطاقة. يتم تحقيق ذلك بشكل كامل فقط بواسطة الفراغ والغازات النقية. هنا، يمكننا رؤية أن التيار الشحن سيتقدم على الجهد الكهربائي المطبق بمقدار 90o كما هو موضح في الشكل 2أ. هذا يعني أنه لا يوجد خسارة في الطاقة في العوازل. ولكن في معظم الحالات، هناك تشتت للطاقة في العوازل عند تطبيق التيار المتناوب. هذه الخسارة تعرف بخسارة العازل الكهربائي. في العوازل العملية، لن يتقدم التيار المنسرح على الجهد المطبق بمقدار 90o (الشكل 2ب). الزاوية التي يشكلها التيار المنسرح هي زاوية الطور (φ). ستكون دائماً أقل من 90. سنحصل أيضًا على زاوية الخسارة (δ) من هذا كـ 90- φ.
تمثيل الدائرة المكافئة مع السعة والمقاومة بالتوازي موضح أدناه.
من هذا، سنحصل على خسارة الطاقة العازلة الكهربائية كـ
X → رد فعل السعة (1/2πfC)
cosφ → sinδ
في معظم الحالات، δ صغيرة. لذا يمكننا اعتبار sinδ = tanδ.
لذا، tanδ يعرف بعامل القوة للعوازل الكهربائية.
أهمية معرفة خصائص المواد العازلة الكهربائية تكمن في التخطيط، والتصنيع، والأداء، وإعادة التدوير للمواد العازلة (العوازل) ويمكن تحديدها عن طريق الحساب والقياس.
بيان: احترام الأصلي، المقالات الجيدة تستحق المشاركة، إذا كان هناك انتهاك لحقوق الملكية الفكرية يرجى التواصل لإزالة المحتوى.
