¿Cuál es la rigidez dieléctrica de un dieléctrico? Tratemos de entender este término, para identificar las características de este indicador.
Definiciones
Los dieléctricos son sustancias que no conducen bien o completamente la electricidad. El valor de la densidad en tal sustancia de los portadores de carga (electrones) no excede las 108 piezas por centímetro cúbico. La principal característica de los materiales aislantes eléctricos es su capacidad de polarizarse en un campo externo. Los dieléctricos incluyen sustancias gaseosas, diversas resinas, vidrio y materiales poliméricos. El aislante químicamente puro es el agua.
Características dieléctricas
Este grupo incluye piroeléctricos, ferroeléctricos, relajantes, piezoeléctricos. Las propiedades pasivas y activas de dichos materiales se utilizan activamente en la tecnología moderna, por lo que nos detendremos en ellas con más detalle.
Las propiedades pasivas de los aisladores se aplican cuando se utilizan en condensadores convencionales.
Los materiales aislantes eléctricos son dieléctricos que no permiten la pérdida de carga eléctrica. Con su ayuda, es posible separar circuitos eléctricos entre sí, partes de dispositivos de partes conductoras. En tales situacionesla permitividad no tiene un papel especial.
Los dieléctricos activos (controlados) son piroeléctricos, ferroeléctricos, electroluminóforos, materiales para obturadores y emisores en tecnología láser.
La demanda de materiales dieléctricos aumenta cada año. La razón es el aumento de la capacidad de las empresas industriales y las instituciones comerciales.
Además, la mayor demanda de dieléctricos puede explicarse por el aumento en el número de comunicaciones y diversos aparatos eléctricos.
En tecnología, la fuerza eléctrica de los aisladores es de particular importancia, asociada con la disposición de las moléculas y los átomos en la red cristalina.
Clasificación
Bajo diferentes condiciones, el material dieléctrico puede exhibir diferentes características aislantes, lo que determina el alcance de su aplicación. Por ejemplo, la rigidez dieléctrica cambia con la temperatura.
Según la estructura, se distinguen los materiales aislantes eléctricos orgánicos e inorgánicos.
A medida que se desarrolló la industria eléctrica, también lo hizo la producción de materiales dieléctricos a partir de minerales. La tecnología ha mejorado tanto recientemente que ha sido posible reducir significativamente el costo de producción, como resultado, los dieléctricos minerales han reemplazado a los materiales químicos y naturales.
Materiales minerales dieléctricos
Dichos compuestos incluyen:
- Instalación, alcalina, lámpara,vidrios capacitores, que consisten en una mezcla de diferentes óxidos. Cuando se fabrican óxidos de aluminio, calcio, silicio, la fuerza eléctrica del material aumenta.
- Los esm altes de vidrio son materiales en los que se aplica una fina capa de esm alte a una superficie metálica.
- Guías de luz, que son un tipo especial de fibra de vidrio conductora de luz.
- Artículos de cerámica.
- Mica.
- Amianto.
A pesar de la variedad de materiales aislantes eléctricos, no siempre es posible reemplazar un dieléctrico por otro.
La resistencia eléctrica del aislamiento es una propiedad importante, pero no es lo único a lo que se debe prestar atención al seleccionar dichos materiales.
También se presta especial atención a las propiedades térmicas, mecánicas y otras propiedades físicas y químicas, incluida la capacidad de varios tipos de procesamiento, el costo y la disponibilidad de materiales.
La comprobación de la rigidez eléctrica del aislamiento se lleva a cabo para garantizar la máxima seguridad en el funcionamiento de los instrumentos y dispositivos.
Aceites de petróleo aislantes eléctricos
El aceite de transformador, utilizado para transformadores de potencia, tiene la máxima distribución en ingeniería eléctrica entre los materiales aislantes líquidos. Llenan los poros en el aislamiento fibroso, la distancia entre los devanados, aumenta la rigidez dieléctrica del aislamiento, promueve la eliminación de calor. Además, el aceite de transformadores se usa activamente en interruptores automáticos de aceite de alto voltaje. En tales dispositivos, entre divergenteslos contactos del interruptor rompen el arco eléctrico, como resultado de lo cual el canal del arco se enfría y extingue rápidamente. Para la obtención de los aceites minerales de petróleo para aislamiento eléctrico se utiliza el aceite, realizándose su destilación por etapas con separación escalonada de una fracción en cada etapa y purificación detallada de impurezas con ácido sulfúrico, seguido de lavado y secado.
La resistencia eléctrica de dicho aceite es un valor muy sensible a la humedad. Incluso con una ligera mezcla de agua en el aceite, se observa una disminución significativa de esta cantidad física. Bajo la acción de un campo eléctrico, las gotas de agua emulsionada son atraídas hacia aquellos lugares donde la intensidad del campo tiene un valor máximo, como resultado de lo cual se desarrolla una falla.
Con una fuerte disminución de la fuerza eléctrica del aceite, no solo contiene moléculas de agua, sino también impurezas fibrosas. Absorben agua, lo que afecta significativamente las características eléctricas del dieléctrico líquido.
Aceites para cables
Se utilizan en la producción de cables de energía eléctrica. Cuando su aislamiento de papel se impregna con aceites, aumenta la eliminación de las pérdidas de calor.
Existen diferentes tipos de aceites para cables. Por ejemplo, para la impregnación de cables eléctricos de aluminio y cubiertas de plomo, se utiliza aceite de la marca KM-25, que tiene una viscosidad cinemática de al menos 23 milímetros por segundo, un punto de fluidez de no más de 1000 grados. Para aumentar la viscosidad del aceite, se le agrega colofonia oespesante sintético.
Antes de usar un dieléctrico, pruebe la rigidez dieléctrica del aislamiento.
Dieléctricos sintéticos líquidos
Estos materiales aislantes eléctricos son superiores en algunos aspectos a los aceites de petróleo. Tienen tendencia al envejecimiento eléctrico, lo que afecta negativamente a las propiedades bajo la influencia de un campo eléctrico de mayor intensidad.
Para hacer frente a este problema, los condensadores se impregnan con un dieléctrico líquido polar.
Comprobar la rigidez eléctrica es una medida obligatoria para seleccionar el tipo de aislador más eficaz.
Hidrocarburos clorados
Se obtienen a partir de diversos hidrocarburos mediante la sustitución de uno o varios átomos de hidrógeno por cloro. El tipo más común de estos dieléctricos es el bifenilo clorado. Tiene una alta viscosidad, tiene las características principales correspondientes a GOST. La fuerza eléctrica de este aislante es superior a la de otros aceites de petróleo no polares, por lo tanto, al usarlo, el volumen del condensador se reduce casi a la mitad. Entre las ventajas de los bifenilos clorados destacamos su incombustibilidad, y las desventajas son la toxicidad y el alto costo.
Entre los materiales domésticos económicos y con excelentes características aislantes, destacamos una mezcla de isobuteno y sus isómeros (octol), obtenida como resultado del craqueo del aceite.
Aislantes naturales
Colofonia,que es una resina quebradiza obtenida a partir de resina, contiene ácidos orgánicos en su composición. Se disuelve bien en aceites de petróleo y se utiliza como compuesto para sellar e impregnar cables.
Una fina capa de aceite vegetal, que cae sobre la superficie del material, forma una película fina que aumenta las características aislantes de la pieza.
Causas de la pérdida de potencia eléctrica
En aquellos dieléctricos que se utilizan en la práctica, existen cargas gratuitas. A medida que los electrones se mueven, la conductividad eléctrica aumenta. Como hay pocas cargas, los aisladores pasan con éxito esta prueba. La rigidez eléctrica de los aisladores determina las principales áreas de su aplicación industrial.
El aislamiento es necesario para el aislamiento de corriente, control de temperatura, intensidad de campo eléctrico, otras características que tienen los aparatos y dispositivos.
Si se utiliza un piezoeléctrico como dieléctrico en un condensador, cambia sus características lineales bajo la influencia de un voltaje alterno, se convierte en un generador de vibraciones ultrasónicas.
Conclusión
La tecnología y las características de funcionamiento de los equipos eléctricos y radioelectrónicos determinan diferentes requisitos para los parámetros de los materiales dieléctricos.
Los aisladores utilizados con fines prácticos tienen pocos electrones en su volumen, por lo que a un voltaje constante pasan una corriente mínima, llamada corriente de fuga.
Si el voltaje sube,aplicado al aislamiento, el valor de la fuerza de campo en el dieléctrico excederá un cierto valor, el aislador perderá sus características de aislamiento eléctrico.
La corriente de paso que fluye a través del aislador aumenta y su resistencia disminuye, provocando un cortocircuito en los electrodos.
Este fenómeno se denomina ruptura dieléctrica. En el caso de que el voltaje aplicado al dieléctrico alcance un valor crítico, se observa un fuerte aumento en la corriente de paso, el voltaje en los electrodos disminuye, como resultado de cambios irreversibles, la resistencia eléctrica del aislador disminuye.
Dependiendo de los parámetros de potencia y aislamiento de energía, se produce una chispa después de una avería, lo que conduce a la fusión, la quema, el agrietamiento y otros cambios tanto en el dieléctrico como en los electrodos.
Con la selección correcta de materiales de aislamiento eléctrico, puede garantizar el buen funcionamiento de los aparatos eléctricos y dispositivos técnicos.
