Bloglar

Elektrik yalıtım malzemeleri

Elektrik yalıtım malzemeleri, elektroteknik ve radyoteknik cihazlarında, farklı potansiyellere sahip cereyanlı parçaları ayırmak, kapasitörlerin kapasitansını arttırmak ve aynı zamanda elektrikli makinelerde, cihazlarda vb. ısı ileten bir ortam olarak hizmet etmek için kullanılan malzemelerdir. Elektrik yalıtım malzemeleri olarak, iletken malzemelerle karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha yüksek hacimsel elektrik direncine sahip olan dielektrikler kullanılır rv = 109-1020 ohm·cm (iletkenler için 10-6–10-4 ohm·cm). Elektrik yalıtım malzemelerinin ana özellikleri: özgül hacim ve yüzey direnci rv ve rs, bağıl dielektrik sabiti e, dielektrik sabitinin sıcaklık katsayısı 1/e·de/dTderece-1, dielektrik kayıp açısı d, elektrik gücü Epr (arızanın gerçekleştiği elektrik alan gücü) oluşur. Elektrik yalıtım malzemeleri değerlendirilirken, bu özelliklerin elektrik akımının frekansına ve voltajın büyüklüğüne bağımlılığı da dikkate alınır.

Elektrik yalıtım malzemeleri çeşitli kriterlere: toplanma durumu, kimyasal bileşim, üretim yöntemleri vb. kriterlere göre sınıflandırılabilir. Birikme durumuna bağlı olarak katı, sıvı ve gaz halindeki elektriksel yalıtım malzemeleri ayırt edilir. Katı elektrik yalıtım malzemeleri en geniş grubu oluşturur ve fiziksel ve kimyasal özelliklerine, yapısına, üretim özelliklerine uygun olarak lamine plastikler, kağıtlar ve kumaşlar, vernikli kumaşlar, mika ve bunlara dayalı malzemeler, elektroseramik vb. gibi bir dizi alt gruba ayrılır. Bu aynı malzemeler, şartlı olarak, sıvı halde olmasına rağmen sertleştirilmiş halde elektriksel yalıtım malzemeleri olarak kullanılan vernikleri, dolgu ve emprenye bileşimlerini içerebilir. Katı elektrik yalıtım malzemelerinin elektriksel gücü (20 °C'de ve 50 Hz elektrik akımı frekansında) 1 Mv/m (örneğin bazı reçine bazlı malzemeler için) ile 120 Mv/m arasında değişir (örneğin polietilen tereftalat için). (Katı emülgatörlerin kullanımı ve üretimi hakkında bilgi için bkz. Elektrik yalıtımı, Yalıtkan, Vernikler, Mika, Fiberglas, Plastik kütleler, Polimer bileşikleri, Sentetik reçineler.) Sıvı elektrik yalıtım malzemeleri petrol, bitkisel ve sentetik olanları da içeren elektrik yalıtım yağlarıdır. Bazı sıvı elektrik yalıtım malzemesi türleri viskozite bakımından birbirinden farklıdır ve farklı elektriksel özelliklere sahiptir. Kondansatör ve kablo yağları en iyi elektriksel özelliklere sahiptir. Sıvı elektrik yalıtım malzemelerinin 20 °C'de ve 50 Hz frekansta elektriksel mukavemeti genellikle 12–25 MV/m aralığındadır; örneğin transformatör yağları için 15–20 MV/m (ayrıca bkz. Sıvı dielektrikler). Yarı sıvı elektrik yalıtım malzemesi olan vazelinler vardır. Gaz halindeki elektrik yalıtım malzemeleri: hava, SF6 gazı (kükürt heksaflorür), freon-21 (dikloroflorometan). Hava doğal bir yalıtkandır (elektrikli makineler, aparatlar vb. içindeki hava boşlukları) ve yaklaşık 3 Mv/m'lik bir elektriksel dayanıma sahiptir. SF6 gazı ve freon-21'in elektrik gücü yaklaşık 7,5 MV/m'dir ve esas olarak kablolarda ve çeşitli elektrikli aparatlarda elektrik yalıtım malzemesi olarak kullanılır.

Kimyasal bileşimlerine göre organik ve inorganik elektrik yalıtım malzemeleri arasında ayrım yaparlar. En yaygın elektrik yalıtım malzemeleri (mika, seramik vb.) inorganiktir. Elektrik yalıtım malzemesi olarak doğal (doğal) malzemeler ve yapay (sentetik) malzemeler kullanılmaktadır. Yapay elektrik yalıtım malzemeleri belirli bir dizi gerekli elektriksel, fiziksel ve kimyasal özelliklerle oluşturulabilir, bu nedenle bu tür elektrik yalıtım malzemeleri en yaygın olarak elektroteknik ve radyoteknik alanında kullanılır. Bir maddenin moleküllerinin elektriksel özelliklerine uygun olarak polar (dipol) ve polar olmayan (nötr) elektriksel yalıtım malzemeleri ayırt edilir. Polar elektrik yalıtım malzemeleri arasında Bakalit, Sovol, Halovax, polivinil klorür ve birçok organosilikon malzeme; polar olmayan – hidrojen, benzen, karbon tetraklorür, polistiren, parafin vb. yer alır. Polar elektrik yalıtım malzemeleri, artan dielektrik sabiti ve biraz artan elektriksel iletkenlik ve higroskopisite ile karakterize edilir. Katı elektrik yalıtım malzemeleri için mekanik özellikler büyük önem taşır: çekme ve basınç dayanımı, statik ve dinamik bükülme, sertlik, işlenebilirlik, ayrıca termal özellikler (ısı direnci ve ısı direnci), nem geçirgenliği, higroskopiklik, kıvılcım direnci vb. Isı direnci, elektrik yalıtım malzemelerinin mekanik ve operasyonel özelliklerini koruyabildiği sıcaklıkların üst sınırını karakterize eder. Elektrik yalıtım malzemelerinin ısı direnci, malzemenin elektriksel özelliklerinde gözle görülür bir değişiklik olmadan yüksek sıcaklıklara (90 ila 250 °C) dayanma yeteneğidir. Elektrik mühendisliğinde elektrik yalıtım malzemelerini 7 sınıfa ayırmak gelenekseldir. Isıya en dayanıklı elektrik yalıtım malzemeleri inorganik malzemelerdir (mika, porselen, bağlayıcısız veya organoelement bağlayıcılı cam). Kırılgan malzemeler (cam, porselen) için sıcaklık değişimlerine dayanma yeteneği de önemlidir. İletkenlerin elektriksel olarak ayrılması yapılırken, elektrik yalıtım malzemeleri aynı zamanda elektrik makinelerinin ve tesisatlarının sargılarından, çekirdeklerinden ve diğer elemanlarından ısının uzaklaştırılmasına müdahale etmemelidir. Bu nedenle elektrik yalıtım malzemelerinin önemli bir özelliği termal iletkenliktir. Isı iletkenlik katsayısını arttırmak için sıvı elektrik yalıtım malzemelerine mineral dolgu maddeleri eklenir. Çoğu elektrik yalıtım malzemesi nemi bir dereceye kadar emer (higroskopik). Nem direncini arttırmak için gözenekli elektrik yalıtım malzemeleri yağlar, sentetik sıvılar ve bileşiklerle emprenye edilir. Yalnızca sırlı porselen, cam vb. kesinlikle neme dayanıklı sayılabilir.