ელექტრონულ მოწყობილობებში და ელექტრომომარაგების სქემებში გამოყენებულ ზოგიერთ მასალას აქვს დიელექტრიკული თვისებები, ანუ აქვთ მაღალი წინააღმდეგობა დენის მიმართ. ეს უნარი საშუალებას აძლევს მათ არ გაიარონ დენი და, შესაბამისად, ისინი გამოიყენება დენის მატარებელი ნაწილების იზოლაციის შესაქმნელად. ელექტრო საიზოლაციო მასალები შექმნილია არა მხოლოდ დენის მატარებელი ნაწილების განცალკევებისთვის, არამედ ელექტრო დენის საშიში ზემოქმედებისგან დაცვის შესაქმნელად. მაგალითად, ელექტრო ტექნიკის დენის კაბელები დაფარულია იზოლაციით.
ელექტროსაიზოლაციო მასალები და მათი გამოყენება
ელექტროსაიზოლაციო მასალები ფართოდ გამოიყენება მრეწველობაში, რადიოსა და ხელსაწყოების წარმოებაში და ელექტრული ქსელების განვითარებაში. ელექტრომოწყობილობის ნორმალური ფუნქციონირება ან ელექტრომომარაგების მიკროსქემის უსაფრთხოება დიდწილად დამოკიდებულია იმაზეგამოყენებული დიელექტრიკები. ელექტრული იზოლაციისთვის განკუთვნილი მასალის ზოგიერთი პარამეტრი განსაზღვრავს მის ხარისხს და შესაძლებლობებს.
საიზოლაციო მასალების გამოყენება ექვემდებარება უსაფრთხოების წესებს. იზოლაციის მთლიანობა არის ელექტრო დენით უსაფრთხო მუშაობის გასაღები. ძალიან საშიშია დაზიანებული იზოლაციის მქონე მოწყობილობების გამოყენება. მცირე ელექტრო დენმაც კი შეიძლება გავლენა მოახდინოს ადამიანის სხეულზე.
დიელექტრიკის თვისებები
ელექტროსაიზოლაციო მასალებს უნდა ჰქონდეთ გარკვეული თვისებები, რათა შეასრულონ თავიანთი ფუნქციები. დიელექტრიკებსა და გამტარებს შორის მთავარი განსხვავებაა დიდი მოცულობის წინაღობა (109–1020 ომ სმ). გამტარების ელექტრული გამტარობა დიელექტრიკებთან შედარებით 15-ჯერ მეტია. ეს გამოწვეულია იმით, რომ იზოლატორებს თავიანთი ბუნებით აქვთ რამდენჯერმე ნაკლები თავისუფალი იონები და ელექტრონები, რომლებიც უზრუნველყოფენ მასალის მიმდინარე გამტარობას. მაგრამ როდესაც მასალა თბება, ისინი უფრო მეტია, რაც ხელს უწყობს ელექტროგამტარობის გაზრდას.
განასხვავებენ დიელექტრიკის აქტიურ და პასიურ თვისებებს. საიზოლაციო მასალებისთვის პასიური თვისებები ყველაზე მნიშვნელოვანია. მასალის დიელექტრიკული მუდმივი უნდა იყოს რაც შეიძლება დაბალი. ეს საშუალებას აძლევს იზოლატორს არ შემოიტანოს პარაზიტული ტევადობა წრედში. იმ მასალისთვის, რომელიც გამოიყენება როგორც კონდენსატორის დიელექტრიკი, დიელექტრიკული მუდმივი, პირიქით, უნდა იყოს რაც შეიძლება დიდი.
საიზოლაციო ვარიანტები
მთავარ პარამეტრებზეელექტრული იზოლაცია მოიცავს ელექტრულ სიძლიერეს, ელექტრული წინაღობა, ფარდობითი გამტარიანობა, დიელექტრიკის დაკარგვის კუთხე. მასალის ელექტრული საიზოლაციო თვისებების შეფასებისას მხედველობაში მიიღება აგრეთვე ჩამოთვლილი მახასიათებლების დამოკიდებულება ელექტრული დენისა და ძაბვის სიდიდეებზე.
ელექტროსაიზოლაციო პროდუქტებსა და მასალებს უფრო დიდი ელექტრული სიმტკიცე აქვთ გამტარებთან და ნახევარგამტარებთან შედარებით. დიელექტრიკისთვის ასევე მნიშვნელოვანია სპეციფიკური მნიშვნელობების სტაბილურობა გათბობის, ძაბვის ზრდისა და სხვა ცვლილებების დროს.
დიელექტრიკული მასალების კლასიფიკაცია
გამტარში გამავალი დენის სიმძლავრის მიხედვით გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის იზოლაცია, რომლებიც განსხვავდება მათი შესაძლებლობებით.
რა პარამეტრების მიხედვით იყოფა ელექტროსაიზოლაციო მასალები? დიელექტრიკების კლასიფიკაცია ეფუძნება მათი აგრეგაციის მდგომარეობას (მყარი, თხევადი და აირისებრი) და წარმოშობის (ორგანული: ბუნებრივი და სინთეზური, არაორგანული: ბუნებრივი და ხელოვნური). მყარი დიელექტრიკის ყველაზე გავრცელებული ტიპი, რომელიც შეიძლება ნახოთ საყოფაცხოვრებო ტექნიკის ან სხვა ელექტრომოწყობილობის კაბებზე.
მყარი და თხევადი დიელექტრიკები, თავის მხრივ, იყოფა ქვეჯგუფებად. მყარი დიელექტრიკები მოიცავს ლაქურ ქსოვილებს, ლამინატებს და სხვადასხვა სახის მიკას. ცვილები, ზეთები და თხევადი აირები თხევადი ელექტრო საიზოლაციო მასალებია. გაცილებით იშვიათად გამოიყენება სპეციალური აირისებრი დიელექტრიკები. ეს ტიპი ასევე მოიცავსბუნებრივი ელექტრო იზოლატორი არის ჰაერი. მისი გამოყენება განპირობებულია არა მხოლოდ ჰაერის მახასიათებლებით, რაც მას შესანიშნავ დიელექტრიკულად აქცევს, არამედ მისი ეკონომიურობითაც. ჰაერის საიზოლაციოდ გამოყენება არ საჭიროებს დამატებით მატერიალურ ხარჯებს.
მყარი დიელექტრიკები
მყარი ელექტროსაიზოლაციო მასალები დიელექტრიკების ყველაზე ფართო კლასია, რომლებიც გამოიყენება სხვადასხვა სფეროში. მათ აქვთ განსხვავებული ქიმიური თვისებები და დიელექტრიკული მუდმივი მერყეობს 1-დან 50000-მდე.
მყარი დიელექტრიკები იყოფა არაპოლარულ, პოლარულ და ფეროელექტრიკად. მათი ძირითადი განსხვავებები პოლარიზაციის მექანიზმებშია. იზოლაციის ამ კლასს აქვს ისეთი თვისებები, როგორიცაა ქიმიური წინააღმდეგობა, თვალთვალის წინააღმდეგობა, დენდრიტული წინააღმდეგობა. ქიმიური წინააღმდეგობა გამოიხატება სხვადასხვა აგრესიული გარემოს (მჟავა, ტუტე და ა.შ.) გავლენის გაძლებაში. მიკვლევის წინააღმდეგობა განსაზღვრავს ელექტრული რკალის ზემოქმედების გაძლების უნარს, ხოლო დენდრიტული წინააღმდეგობა განსაზღვრავს დენდრიტების წარმოქმნას.
მყარი დიელექტრიკები გამოიყენება ენერგიის სხვადასხვა დარგში. მაგალითად, კერამიკული ელექტროსაიზოლაციო მასალები ყველაზე ხშირად გამოიყენება ქვესადგურებში ხაზისა და ბუჩქის იზოლატორების სახით. ქაღალდი, პოლიმერები, ბოჭკოვანი მინა გამოიყენება როგორც ელექტრო მოწყობილობების საიზოლაციო. მანქანებისა და მოწყობილობებისთვის ყველაზე ხშირად გამოიყენება ლაქები, მუყაო, ნაერთი.
სხვადასხვა სამუშაო პირობებში გამოსაყენებლად, იზოლაციას ენიჭება გარკვეული განსაკუთრებული თვისებები სხვადასხვა კომბინაციითმასალები: სითბოს წინააღმდეგობა, ტენიანობის წინააღმდეგობა, რადიაციის წინააღმდეგობა და ყინვაგამძლეობა. სითბოს მდგრადი იზოლატორები უძლებენ 700 °C-მდე ტემპერატურას, მათ შორისაა მინები და მათზე დაფუძნებული მასალები, ორგანოსილიტები და ზოგიერთი პოლიმერი. ტენიანობის მდგრადი და ტროპიკული რეზისტენტული მასალაა ფტორპლასტიკური, რომელიც არის არაჰიგროსკოპიული და ჰიდროფობიური.
რადიაციული იზოლაცია გამოიყენება ატომური ელემენტების მქონე მოწყობილობებში. მასში შედის არაორგანული ფილმები, ზოგიერთი ტიპის პოლიმერები, მინაბოჭკოვანი და მიკაზე დაფუძნებული მასალები. ყინვაგამძლეა იზოლაციები, რომლებიც არ კარგავენ თვისებებს -90 ° C-მდე ტემპერატურაზე. სპეციალური მოთხოვნები დაწესებულია იზოლაციაზე, რომელიც განკუთვნილია კოსმოსურ ან ვაკუუმ პირობებში მომუშავე მოწყობილობებისთვის. ამ მიზნით გამოიყენება ვაკუუმ-მჭიდრო მასალები, რომლებიც მოიცავს სპეციალურ კერამიკას.
თხევადი დიელექტრიკები
თხევადი ელექტრო საიზოლაციო მასალები ხშირად გამოიყენება ელექტრო მანქანებსა და აპარატებში. ზეთი ასრულებს საიზოლაციო როლს ტრანსფორმატორში. თხევად დიელექტრიკებში ასევე შედის თხევადი აირები, უჯერი ვაზელინი და პარაფინის ზეთები, პოლიორგანოსილოქსანები, გამოხდილი წყალი (გაწმენდილი მარილებისა და მინარევებისაგან).
თხევადი დიელექტრიკის ძირითადი მახასიათებლებია დიელექტრიკული მუდმივი, ელექტრული სიძლიერე და ელექტრული გამტარობა. ასევე, დიელექტრიკის ელექტრული პარამეტრები დიდწილად დამოკიდებულია მათი გაწმენდის ხარისხზე. მყარ მინარევებს შეუძლია გაზარდოს სითხეების ელექტრული გამტარობა თავისუფალი იონების და ელექტრონების ზრდის გამო.სითხეების გაწმენდა დისტილაციით, იონური გაცვლით და ა.შ. იწვევს მასალის ელექტრული სიმტკიცის ზრდას, რითაც ამცირებს მის ელექტროგამტარობას.
თხევადი დიელექტრიკები იყოფა სამ ჯგუფად:
- ნავთობის ზეთები;
- მცენარეული ზეთები;
- სინთეზური სითხეები.
ყველაზე ხშირად გამოყენებული ზეთები არის ნავთობის ზეთები, როგორიცაა ტრანსფორმატორი, საკაბელო და კონდენსატორის ზეთები. სინთეზური სითხეები (ორგანოსილიციუმი და ფტორორგანული ნაერთები) ასევე გამოიყენება აპარატურის ინჟინერიაში. მაგალითად, სილიციუმის ორგანული ნაერთები ყინვაგამძლე და ჰიგიროსკოპიულია, ამიტომ ისინი გამოიყენება იზოლატორად მცირე ტრანსფორმატორებში, მაგრამ მათი ღირებულება უფრო მაღალია, ვიდრე ნავთობის ზეთები.
მცენარეული ზეთები პრაქტიკულად არ გამოიყენება როგორც საიზოლაციო მასალა ელექტროსაიზოლაციო ტექნოლოგიაში. მათ შორისაა აბუსალათინის, თეთრეულის, კანაფის და ტუნგის ზეთი. ეს მასალები სუსტად პოლარული დიელექტრიკებია და ძირითადად გამოიყენება ქაღალდის კონდენსატორების გაჟღენთისთვის და როგორც ფირის წარმომქმნელი აგენტი ელექტროსაიზოლაციო ლაქებში, საღებავებში და მინანქრებში.
გაზის დიელექტრიკები
ყველაზე გავრცელებული აირისებრი დიელექტრიკებია ჰაერი, აზოტი, წყალბადი და SF6 გაზი. ელექტრო საიზოლაციო აირები იყოფა ბუნებრივ და ხელოვნურად. ბუნებრივი ჰაერი გამოიყენება როგორც იზოლაცია ელექტროგადამცემი ხაზებისა და ელექტრო მანქანების დენის მატარებელ ნაწილებს შორის. როგორც იზოლატორს, ჰაერს აქვს უარყოფითი მხარეები, რაც შეუძლებელს ხდის მის გამოყენებას დალუქულ მოწყობილობებში.ჟანგბადის მაღალი კონცენტრაციის არსებობის გამო, ჰაერი არის ჟანგვის აგენტი, ხოლო არაერთგვაროვან ველებში ჩნდება ჰაერის დაბალი ელექტრული სიძლიერე.
ენერგეტიკული ტრანსფორმატორები და მაღალი ძაბვის კაბელები იყენებენ აზოტს, როგორც იზოლაციას. წყალბადი, გარდა იმისა, რომ არის ელექტრული საიზოლაციო მასალა, ასევე არის იძულებითი გაგრილება, რის გამოც ხშირად გამოიყენება ელექტრო მანქანებში. დალუქულ დანადგარებში, SF6 ყველაზე ხშირად გამოიყენება. SF6 გაზით შევსება მოწყობილობას აფეთქებაგამძლეს ხდის. იგი გამოიყენება მაღალი ძაბვის ამომრთველებში რკალის ჩაქრობის თვისებების გამო.
ორგანული დიელექტრიკები
ორგანული დიელექტრიკული მასალები იყოფა ნატურალურ და სინთეტიკურად. ბუნებრივი ორგანული დიელექტრიკები ამჟამად ძალიან იშვიათად გამოიყენება, რადგან სინთეზური დიელექტრიკების წარმოება სულ უფრო და უფრო ფართოვდება, რითაც მცირდება მათი ღირებულება.
ბუნებრივ ორგანულ დიელექტრიკებში შედის ცელულოზა, რეზინი, პარაფინი და მცენარეული ზეთები (აბუსალათინის ზეთი). სინთეზური ორგანული დიელექტრიკების უმეტესობა წარმოადგენს სხვადასხვა პლასტმასს და ელასტომერებს, რომლებიც ხშირად გამოიყენება ელექტრო საყოფაცხოვრებო ტექნიკასა და სხვა აღჭურვილობაში.
არაორგანული დიელექტრიკები
არაორგანული დიელექტრიკული მასალები იყოფა ბუნებრივ და ხელოვნურად. ბუნებრივი მასალისგან ყველაზე გავრცელებულია მიკა, რომელსაც აქვს ქიმიური და თერმული წინააღმდეგობა. ფლოგოპიტი და მოსკოვიტი ასევე გამოიყენება ელექტრო იზოლაციისთვის.
ხელოვნური არაორგანულიდიელექტრიკაში შედის მინა და მასზე დაფუძნებული მასალები, ასევე ფაიფური და კერამიკა. განაცხადიდან გამომდინარე, ხელოვნურ დიელექტრიკს შეიძლება მიენიჭოს სპეციალური თვისებები. მაგალითად, ფელდსპარის კერამიკა გამოიყენება ბუჩქებისთვის, რომლებსაც აქვთ დიელექტრიკული დაკარგვის მაღალი ტანგენსი.
ბოჭკოვანი ელექტროსაიზოლაციო მასალები
ბოჭკოვანი მასალები ხშირად გამოიყენება იზოლაციისთვის ელექტრო აპარატებსა და მანქანებში. ეს მოიცავს მცენარეული წარმოშობის მასალებს (რეზინი, ცელულოზა, ქსოვილები), სინთეზური ქსოვილები (ნეილონი, კაპრონი), აგრეთვე პოლისტიროლის, პოლიამიდის და სხვა მასალები.
ორგანული ბოჭკოვანი მასალები ძალიან ჰიგიროსკოპიულია, ამიტომ ისინი იშვიათად გამოიყენება სპეციალური გაჟღენთის გარეშე.
ბოლო დროს ორგანული მასალების ნაცვლად გამოყენებულია სინთეზური ბოჭკოვანი იზოლაცია, რომელსაც აქვს სითბოს წინააღმდეგობის უფრო მაღალი დონე. მათ შორისაა მინის ბოჭკოვანი და აზბესტი. შუშის ბოჭკოვანი გაჟღენთილია სხვადასხვა ლაქებითა და ფისებით, რათა გაიზარდოს მისი ჰიდროფობიური თვისებები. აზბესტის ბოჭკოს აქვს დაბალი მექანიკური სიმტკიცე, ამიტომ მას ხშირად ემატება ბამბის ბოჭკო.
