ढांकता हुआ ताकत

ढांकता हुआ ताकत एक ढांकता हुआ की क्षमता को उस पर लागू विद्युत वोल्टेज का सामना करने के लिए निर्धारित करता है। तो, ढांकता हुआ की विद्युत शक्ति को विद्युत क्षेत्र की ताकत Epr के औसत मूल्य के रूप में समझा जाता है, जिस पर ढांकता हुआ विद्युत टूटना होता है।

एक ढांकता हुआ का विद्युत टूटना एक प्रवाहकीय प्लाज्मा चैनल के बाद के गठन के साथ, उस पर लागू वोल्टेज की कार्रवाई के तहत किसी दिए गए सामग्री की विद्युत चालकता में तेज वृद्धि की घटना है।

तरल पदार्थ या गैसों में बिजली के टूटने को विद्युत निर्वहन भी कहा जाता है। दरअसल, ऐसा डिस्चार्ज बनता है कैपेसिटर डिस्चार्ज करंटइलेक्ट्रोड द्वारा गठित जिस पर ब्रेकडाउन वोल्टेज लगाया जाता है।

इस संदर्भ में, ब्रेकडाउन वोल्टेज Upr वह वोल्टेज है जिस पर इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउन शुरू होता है, और इसलिए डाइइलेक्ट्रिक स्ट्रेंथ को निम्न सूत्र का उपयोग करके पाया जा सकता है (जहाँ h टूटने वाले नमूने की मोटाई है):

ईपीआर = यूएनसी/एच

जाहिर है, किसी विशेष मामले में ब्रेकडाउन वोल्टेज माना ढांकता हुआ की ढांकता हुआ ताकत से संबंधित है और इलेक्ट्रोड के बीच की खाई की मोटाई पर निर्भर करता है।तदनुसार, जैसे-जैसे इलेक्ट्रोड के बीच का अंतर बढ़ता है, ब्रेकडाउन वोल्टेज मान भी बढ़ता जाता है। तरल और गैसीय डाइलेक्ट्रिक्स में, ब्रेकडाउन के दौरान डिस्चार्ज का विकास अलग-अलग तरीकों से होता है।

गैसीय डाइलेक्ट्रिक्स की ढांकता हुआ ताकत

आयनीकरण - एक तटस्थ परमाणु को धनात्मक या ऋणात्मक आयन में बदलने की प्रक्रिया।

गैस डाइइलेक्ट्रिक में एक बड़े अंतर को तोड़ने की प्रक्रिया में, एक के बाद एक कई चरण होते हैं:

1. धातु के इलेक्ट्रोड से सीधे या गलती से गैस अणु के फोटोआयनीकरण के परिणामस्वरूप गैस अंतराल में एक मुक्त इलेक्ट्रॉन दिखाई देता है।

2. रिक्त स्थान में दिखाई देने वाला मुक्त इलेक्ट्रॉन विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित होता है, इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा बढ़ जाती है और अंततः इसके साथ टकराव पर एक तटस्थ परमाणु को आयनित करने के लिए पर्याप्त हो जाती है। यानी प्रभाव आयनीकरण होता है।

3. कई प्रभाव आयनीकरण क्रियाओं के परिणामस्वरूप, एक इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन बनता और विकसित होता है।

4. एक स्ट्रीमर बनता है - इलेक्ट्रॉनों के एक हिमस्खलन के पारित होने के बाद छोड़े गए सकारात्मक आयनों द्वारा गठित एक प्लाज्मा चैनल, और नकारात्मक वाले, जो अब सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए प्लाज्मा में खींचे जाते हैं।

5. स्ट्रीमर के माध्यम से कैपेसिटिव करंट थर्मल आयनीकरण का कारण बनता है और स्ट्रीमर कंडक्टिव हो जाता है।

6. जब डिस्चार्ज चैनल द्वारा डिस्चार्ज गैप को बंद कर दिया जाता है, तो मुख्य डिस्चार्ज होता है।

यदि डिस्चार्ज गैप काफी छोटा है, तो ब्रेकडाउन प्रक्रिया पहले से ही हिमस्खलन ब्रेकडाउन के चरण में या स्ट्रीमर गठन के चरण में - स्पार्क के चरण में समाप्त हो सकती है।

गैसों की विद्युत शक्ति निम्न द्वारा निर्धारित की जाती है:

• इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी;

• ड्रिल करने के लिए गैस में दबाव;

• एक इलेक्ट्रॉन के लिए गैस के अणुओं की आत्मीयता, एक गैस की वैद्युतीयऋणात्मकता।

दबाव संबंध को इस प्रकार समझाया गया है। जैसे-जैसे गैस में दबाव बढ़ता है, इसके अणुओं के बीच की दूरी कम होती जाती है। त्वरण के दौरान, इलेक्ट्रॉन को उतनी ही ऊर्जा प्राप्त करनी चाहिए जो बहुत छोटे मुक्त पथ से होती है, जो एक परमाणु को आयनित करने के लिए पर्याप्त है।

यह ऊर्जा टक्कर के दौरान इलेक्ट्रॉन की गति से निर्धारित होती है, और गति विद्युत क्षेत्र से इलेक्ट्रॉन पर कार्य करने वाले बल से त्वरण के कारण विकसित होती है, अर्थात इसकी ताकत के कारण।

Paschen वक्र इलेक्ट्रोड और दबाव - p * h के बीच की दूरी के उत्पाद पर गैस में टूटने वाले वोल्टेज Upr की निर्भरता को दर्शाता है। उदाहरण के लिए, p * h = 0.7 पास्कल * मीटर पर हवा के लिए ब्रेकडाउन वोल्टेज लगभग 330 वोल्ट है। इस मान के बाईं ओर ब्रेकडाउन वोल्टेज में वृद्धि इस तथ्य के कारण है कि एक इलेक्ट्रॉन के गैस अणु से टकराने की संभावना कम हो जाती है।

इलेक्ट्रॉन आत्मीयता कुछ तटस्थ अणुओं और गैस परमाणुओं की क्षमता है कि वे अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को स्वयं से जोड़ते हैं और नकारात्मक आयन बन जाते हैं। उच्च इलेक्ट्रॉन बंधुता वाले गैसों में, इलेक्ट्रोनगेटिव गैसों में इलेक्ट्रॉनों को हिमस्खलन बनाने के लिए एक बड़ी त्वरित ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

यह ज्ञात है कि सामान्य परिस्थितियों में, यानी सामान्य तापमान और दबाव में, 1 सेमी के अंतराल में हवा की ढांकता हुआ ताकत लगभग 3000 वी / मिमी होती है, लेकिन 0.3 एमपीए (सामान्य से 3 गुना अधिक) के दबाव में उसी हवा की ढांकता हुआ ताकत 10,000 वी / मिमी के करीब हो जाती है। SF6 गैस के लिए, एक इलेक्ट्रोनगेटिव गैस, सामान्य परिस्थितियों में ढांकता हुआ ताकत लगभग 8700 V/mm है। और 0.3 MPa के दबाव में यह 20,000 V / mm तक पहुँच जाता है।

तरल अचालक की ढांकता हुआ ताकत

तरल अचालक के रूप में, उनकी ढांकता हुआ ताकत सीधे उनकी रासायनिक संरचना से संबंधित नहीं है। और एक तरल में क्षय के तंत्र को प्रभावित करने वाली मुख्य चीज गैस की तुलना में इसके अणुओं की व्यवस्था के बहुत करीब है। प्रभाव आयनीकरण, गैसों की विशेषता, एक तरल ढांकता हुआ में असंभव है।

प्रभाव आयनीकरण ऊर्जा लगभग 5 ईवी है, और यदि हम इस ऊर्जा को विद्युत क्षेत्र की ताकत, इलेक्ट्रॉन आवेश और औसत मुक्त पथ के उत्पाद के रूप में व्यक्त करते हैं, जो लगभग 500 नैनोमीटर है, और फिर उससे ढांकता हुआ ताकत की गणना करें, हम 10,000,000 V/mm प्राप्त करें, और तरल पदार्थों के लिए वास्तविक विद्युत शक्ति 20,000 से 40,000 V/mm तक होती है।

तरल पदार्थों की ढांकता हुआ ताकत वास्तव में उन तरल पदार्थों में गैस की मात्रा पर निर्भर करती है। इसके अलावा, ढांकता हुआ ताकत इलेक्ट्रोड सतहों की स्थिति पर निर्भर करती है जिस पर वोल्टेज लागू होता है। छोटे गैस बुलबुलों के टूटने से द्रव में विघटन शुरू होता है।

गैस का ढांकता हुआ स्थिरांक बहुत कम होता है, इसलिए बुलबुले में वोल्टेज आसपास के तरल की तुलना में अधिक होता है। इस मामले में, गैस की ढांकता हुआ ताकत कम होती है। बबल डिस्चार्ज से बबल ग्रोथ होती है और अंततः बबल में आंशिक डिस्चार्ज के परिणामस्वरूप लिक्विड ब्रेकअप होता है।

लिक्विड डाइलेक्ट्रिक्स में ब्रेकडाउन डेवलपमेंट मैकेनिज्म में अशुद्धियां महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। उदाहरण के लिए, ट्रांसफार्मर के तेल पर विचार करें। प्रवाहकीय अशुद्धियों के रूप में कालिख और पानी ढांकता हुआ ताकत कम करते हैं ट्रांसफार्मर का तेल.

हालांकि पानी आम तौर पर तेल के साथ मिश्रित नहीं होता है, एक विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत तेल में इसकी सबसे छोटी बूंदें ध्रुवीकृत होती हैं, आसपास के तेल की तुलना में बढ़ी हुई विद्युत चालकता के साथ सर्किट बनाती हैं, और नतीजतन, सर्किट के साथ तेल का टूटना होता है।

प्रयोगशाला स्थितियों में तरल पदार्थ की ढांकता हुआ ताकत निर्धारित करने के लिए, गोलार्ध इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है, जिसकी त्रिज्या उनके बीच की दूरी से कई गुना अधिक होती है। इलेक्ट्रोड के बीच की खाई में एक समान विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है। एक विशिष्ट दूरी 2.5 मिमी है।

ट्रांसफार्मर के तेल के लिए, ब्रेकडाउन वोल्टेज 50,000 वोल्ट से कम नहीं होना चाहिए, और इसके सर्वोत्तम नमूने 80,000 वोल्ट के ब्रेकडाउन वोल्टेज मान में भिन्न होते हैं। साथ ही, याद रखें कि प्रभाव आयनीकरण सिद्धांत में यह वोल्टेज 2,000,000 - 3,000,000 वोल्ट होना चाहिए था।

तो, एक तरल ढांकता हुआ की ढांकता हुआ ताकत बढ़ाने के लिए, यह आवश्यक है:

• तरल को ठोस प्रवाहकीय कणों जैसे कोयला, कालिख आदि से साफ करें;

• ढांकता हुआ द्रव से पानी निकालें;

• तरल को कीटाणुरहित करें (खाली करें);

• द्रव का दबाव बढ़ाएँ।

ठोस डाइलेक्ट्रिक्स की ढांकता हुआ ताकत

ठोस डाइलेक्ट्रिक्स की ढांकता हुआ ताकत उस समय से संबंधित होती है जिसके दौरान ब्रेकडाउन वोल्टेज लगाया जाता है। और उस समय के आधार पर जब वोल्टेज को ढांकता हुआ पर लागू किया जाता है, और उस समय होने वाली भौतिक प्रक्रियाओं पर, वे भेद करते हैं:

• विद्युत विफलता जो वोल्टेज लागू होने के बाद सेकंड के अंशों में होती है;

• थर्मल पतन जो सेकंड या घंटों में भी होता है;

• आंशिक डिस्चार्ज के कारण ब्रेकडाउन, एक्सपोजर का समय एक वर्ष से अधिक हो सकता है।

एक ठोस ढांकता हुआ के टूटने का तंत्र एक पदार्थ में रासायनिक बंधनों के विनाश में एक लागू वोल्टेज की कार्रवाई के तहत पदार्थ के प्लाज्मा में परिवर्तन के साथ होता है। यही है, हम एक ठोस ढांकता हुआ की विद्युत शक्ति और उसके रासायनिक बंधों की ऊर्जा के बीच आनुपातिकता के बारे में बात कर सकते हैं।

ठोस अचालक अक्सर तरल पदार्थ और गैसों की ढांकता हुआ ताकत से अधिक होते हैं, उदाहरण के लिए, इन्सुलेट ग्लास में लगभग 70,000 V/mm, पॉलीविनाइल क्लोराइड - 40,000 V/mm, और पॉलीथीन - 30,000 V/mm की विद्युत शक्ति होती है।

थर्मल ब्रेकडाउन का कारण ढांकता हुआ के ताप में निहित है ढांकता हुआ नुकसानजब बिजली हानि ऊर्जा ढांकता हुआ द्वारा हटाई गई ऊर्जा से अधिक हो जाती है।

जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, वाहकों की संख्या बढ़ती है, चालकता बढ़ती है, हानि कोण बढ़ता है, और इसलिए तापमान और भी बढ़ जाता है और ढांकता हुआ ताकत कम हो जाती है। नतीजतन, ढांकता हुआ हीटिंग के कारण, परिणामी विफलता हीटिंग के बिना कम वोल्टेज पर होती है, यानी, अगर विफलता पूरी तरह से विद्युत थी।