Disa materiale të përdorura në pajisjet elektrike dhe qarqet e furnizimit me energji elektrike kanë veti dielektrike, domethënë kanë një rezistencë të lartë ndaj rrymës. Kjo aftësi u lejon atyre të mos kalojnë rrymë, dhe për këtë arsye ato përdoren për të krijuar izolim për pjesët që mbartin rrymë. Materialet izoluese elektrike janë krijuar jo vetëm për të ndarë pjesët që mbartin rrymë, por edhe për të krijuar mbrojtje kundër efekteve të rrezikshme të rrymës elektrike. Për shembull, telat e rrymës së pajisjeve elektrike janë të mbuluara me izolim.
Materiale izoluese elektrike dhe aplikimet e tyre
Materialet izoluese elektrike përdoren gjerësisht në industri, në prodhimin e radios dhe instrumenteve, si dhe në zhvillimin e rrjeteve elektrike. Funksionimi normal i një pajisjeje elektrike ose siguria e një qarku të furnizimit me energji varet kryesisht ngadielektrikë të përdorur. Disa parametra të një materiali të destinuar për izolim elektrik përcaktojnë cilësinë dhe aftësitë e tij.
Përdorimi i materialeve izoluese i nënshtrohet rregullave të sigurisë. Integriteti i izolimit është çelësi i punës së sigurt me rrymë elektrike. Është shumë e rrezikshme përdorimi i pajisjeve me izolim të dëmtuar. Edhe një rrymë e lehtë elektrike mund të ketë ndikim në trupin e njeriut.
Vetitë e dielektrikëve
Materialet izolues elektrikë duhet të kenë veti të caktuara për të kryer funksionet e tyre. Dallimi kryesor midis dielektrikëve dhe përcjellësve është rezistenca e madhe e vëllimit (109–1020 ohm cm). Përçueshmëria elektrike e përcjellësve në krahasim me dielektrikët është 15 herë më e madhe. Kjo për faktin se izoluesit për nga natyra e tyre kanë disa herë më pak jone dhe elektrone të lira, të cilat sigurojnë përçueshmërinë aktuale të materialit. Por kur materiali nxehet, ka më shumë prej tyre, gjë që kontribuon në rritjen e përçueshmërisë elektrike.
Dalloni midis vetive aktive dhe pasive të dielektrikëve. Për materialet izoluese, vetitë pasive janë më të rëndësishmet. Konstanta dielektrike e materialit duhet të jetë sa më e ulët që të jetë e mundur. Kjo lejon që izolatori të mos futë kapacitete parazitare në qark. Për materialin që përdoret si dielektrik i një kondensatori, konstanta dielektrike, përkundrazi, duhet të jetë sa më e madhe.
Opsionet e izolimit
Te parametrat kryesorëizolimi elektrik përfshin forcën elektrike, rezistencën elektrike, lejueshmërinë relative, këndin e humbjes dielektrike. Gjatë vlerësimit të vetive izoluese elektrike të materialit, merret parasysh edhe varësia e karakteristikave të listuara nga madhësitë e rrymës dhe tensionit elektrik.
Produktet dhe materialet izoluese elektrike kanë një forcë më të madhe elektrike në krahasim me përçuesit dhe gjysmëpërçuesit. Gjithashtu e rëndësishme për dielektrikun është qëndrueshmëria e vlerave specifike gjatë ngrohjes, rritjes së tensionit dhe ndryshimeve të tjera.
Klasifikimi i materialeve dielektrike
Në varësi të fuqisë së rrymës që kalon nëpër përcjellës, përdoren lloje të ndryshme izolimi, të cilat ndryshojnë në aftësitë e tyre.
Sipas çfarë parametrash ndahen materialet izoluese elektrike? Klasifikimi i dielektrikëve bazohet në gjendjen e tyre të grumbullimit (të ngurtë, të lëngët dhe të gaztë) dhe origjinës (organike: natyrore dhe sintetike, inorganike: natyrore dhe artificiale). Lloji më i zakonshëm i dielektrikut të ngurtë, i cili mund të shihet në kordonët e pajisjeve shtëpiake ose në çdo pajisje tjetër elektrike.
Dielektrikët e ngurtë dhe të lëngshëm, nga ana tjetër, ndahen në nëngrupe. Dielektrikët e ngurtë përfshijnë pëlhura të llakuara, laminat dhe lloje të ndryshme mikë. Dyllët, vajrat dhe gazrat e lëngshëm janë materiale të lëngshme izoluese elektrike. Dielektrikë të veçantë të gaztë përdoren shumë më rrallë. Ky lloj përfshin gjithashtuizoluesi elektrik natyror është ajri. Përdorimi i tij është për shkak jo vetëm të karakteristikave të ajrit, të cilat e bëjnë atë një dielektrik të shkëlqyer, por edhe të ekonomisë së tij. Përdorimi i ajrit si izolim nuk kërkon kosto materiale shtesë.
Dielektrikë të ngurtë
Materialet e ngurta izoluese elektrike janë klasa më e gjerë e dielektrikëve që përdoren në fusha të ndryshme. Ato kanë veti të ndryshme kimike dhe konstanta dielektrike varion nga 1 në 50,000.
Dielektrikët e ngurtë ndahen në jopolare, polare dhe ferroelektrike. Dallimet kryesore të tyre janë në mekanizmat e polarizimit. Kjo klasë izolimi ka veti të tilla si rezistenca kimike, rezistenca gjurmuese, rezistenca dendritike. Rezistenca kimike shprehet në aftësinë për të përballuar ndikimin e mjediseve të ndryshme agresive (acid, alkali, etj.). Rezistenca gjurmuese përcakton aftësinë për të përballuar efektet e një harku elektrik dhe rezistenca dendritike përcakton formimin e dendriteve.
Dielektrikët e ngurtë përdoren në fusha të ndryshme të energjisë. Për shembull, materialet izoluese elektrike qeramike përdoren më së shpeshti si izolues linjash dhe tufash në nënstacione. Letra, polimeret, tekstil me fije qelqi përdoren si izolim për pajisjet elektrike. Për makineritë dhe pajisjet përdoren më shpesh llaqet, kartoni, komponimet.
Për përdorim në kushte të ndryshme funksionimi, izolimit i jepen disa veti të veçanta duke kombinuar të ndryshmematerialet: rezistenca ndaj nxehtësisë, rezistenca ndaj lagështirës, rezistenca ndaj rrezatimit dhe rezistenca ndaj ngricave. Izoluesit rezistent ndaj nxehtësisë janë në gjendje të përballojnë temperaturat deri në 700 °C, këto përfshijnë gota dhe materiale të bazuara në to, organosilite dhe disa polimere. Materiali rezistent ndaj lagështirës dhe tropikale është fluoroplastik, i cili është jo higroskopik dhe hidrofobik.
Izolimi rezistent ndaj rrezatimit përdoret në pajisjet me elemente atomike. Ai përfshin filma inorganikë, disa lloje polimeresh, tekstil me fije qelqi dhe materiale me bazë mike. Rezistente ndaj ngricave janë izolimet që nuk humbasin vetitë e tyre në temperatura deri në -90 ° C. Kërkesa të veçanta vendosen për izolimin e destinuar për pajisjet që funksionojnë në hapësirë ose në kushte vakum. Për këto qëllime përdoren materiale të papërshkueshme nga vakum, të cilat përfshijnë qeramikë speciale.
Dielektrikë të lëngët
Materialet e lëngëta izoluese elektrike përdoren shpesh në makinat dhe aparatet elektrike. Vaji luan rolin e izolimit në një transformator. Dielektrikët e lëngshëm përfshijnë gjithashtu gazra të lëngshëm, vajra vazelinë të pangopur dhe parafine, poliorganosiloksane, ujë të distiluar (të pastruar nga kripërat dhe papastërtitë).
Karakteristikat kryesore të dielektrikëve të lëngët janë konstanta dielektrike, forca elektrike dhe përçueshmëria elektrike. Gjithashtu, parametrat elektrikë të dielektrikëve varen kryesisht nga shkalla e pastrimit të tyre. Papastërtitë e ngurta mund të rrisin përçueshmërinë elektrike të lëngjeve për shkak të rritjes së joneve të lira dhe elektroneve. Pastrimi i lëngjeve me distilim, shkëmbim jonesh etj. çon në një rritje të forcës elektrike të materialit, duke ulur kështu përçueshmërinë e tij elektrike.
Dielektrikët e lëngshëm ndahen në tre grupe:
- vajra nafte;
- vajra vegjetal;
- lëngje sintetike.
Vajrat më të përdorur janë vajrat e naftës si vajrat e transformatorëve, kabllove dhe kondensatorëve. Lëngjet sintetike (organosilicon dhe komponimet organofluorine) përdoren gjithashtu në inxhinierinë e aparateve. Për shembull, përbërjet organosilikonike janë rezistente ndaj ngricave dhe higroskopike, kështu që ato përdoren si izolues në transformatorët e vegjël, por kostoja e tyre është më e lartë se çmimi i vajrave të naftës.
Vajrat vegjetale praktikisht nuk përdoren si materiale izoluese në teknologjinë izoluese elektrike. Këto përfshijnë vajin e kastorit, farave të lirit, kërpit dhe tung. Këto materiale janë dielektrikë me polare të dobët dhe përdoren kryesisht për ngopjen e kondensatorëve të letrës dhe si agjent formues filmi në llaqet elektrike izoluese, bojërat dhe sm altet.
Dielektrikë të gazit
Dielektrikët më të zakonshëm të gaztë janë ajri, azoti, hidrogjeni dhe gazi SF6. Gazrat izolues elektrikë ndahen në natyrorë dhe artificialë. Ajri natyror përdoret si izolim midis pjesëve që mbartin rrymë të linjave të energjisë dhe makinave elektrike. Si izolues, ajri ka disavantazhe që e bëjnë të pamundur përdorimin e tij në pajisjet e mbyllura. Për shkak të pranisë së një përqendrimi të lartë të oksigjenit, ajri është një agjent oksidues dhe në fusha johomogjene, shfaqet një forcë e ulët elektrike e ajrit.
Transformatorët e energjisë dhe kabllot e tensionit të lartë përdorin azot si izolim. Hidrogjeni, përveçse është material izolues elektrik, është edhe ftohje e detyruar, për këtë arsye përdoret shpesh në makinat elektrike. Në instalimet e mbyllura, SF6 përdoret më shpesh. Mbushja me gaz SF6 e bën pajisjen rezistente ndaj shpërthimit. Përdoret në ndërprerësit e tensionit të lartë për shkak të vetive të tij të shuarjes së harkut.
Dielektrikë organike
Materialet dielektrike organike ndahen në natyrale dhe sintetike. Dielektrikët organikë natyralë aktualisht përdoren jashtëzakonisht rrallë, pasi prodhimi i atyre sintetikë po zgjerohet gjithnjë e më shumë, duke ulur kështu koston e tyre.
Dielektrikët organikë natyralë përfshijnë celulozën, gomën, parafinën dhe vajrat vegjetale (vaj ricini). Shumica e dielektrikëve organikë sintetikë janë plastikë dhe elastomerë të ndryshëm që përdoren shpesh në pajisjet elektrike shtëpiake dhe pajisje të tjera.
Dielektrikë inorganike
Materialet dielektrike inorganike ndahen në natyrore dhe artificiale. Më e zakonshme nga materialet natyrore është mika, e cila ka rezistencë kimike dhe termike. Flogopiti dhe muskoviti përdoren gjithashtu për izolim elektrik.
Te inorganike artificialedielektrikët përfshijnë qelqin dhe materialet e bazuara në të, si dhe porcelanin dhe qeramikën. Në varësi të aplikimit, dielektrikut artificial mund t'i jepen veti të veçanta. Për shembull, qeramika e feldspatit përdoret për tufa, të cilat kanë një tangjentë të lartë të humbjes dielektrike.
Materiale izoluese elektrike fibroze
Materialet fibroze përdoren shpesh për izolim në aparatet dhe makinat elektrike. Këto përfshijnë materiale me origjinë bimore (gome, celulozë, pëlhura), tekstile sintetike (najlon, kapron), si dhe materiale të bëra nga polistireni, poliamidi, etj.
Materialet fibroze organike janë shumë higroskopike, kështu që ato përdoren rrallë pa impregnim të veçantë.
Kohët e fundit, në vend të materialeve organike, është përdorur izolimi me fibra sintetike, të cilat kanë një nivel më të lartë të rezistencës ndaj nxehtësisë. Këto përfshijnë fibra qelqi dhe asbest. Fibra e qelqit është e ngopur me llaqe dhe rrëshira të ndryshme për të rritur vetitë e saj hidrofobike. Fibra e asbestit ka forcë të ulët mekanike, kështu që shpesh i shtohet fibra pambuku.
