Газоподібні діелектрики

Найбільш розповсюдженим газоподібним діелектриком є повітря. Воно заповнює весь простір, проникає в пори, заповнює пустоти, а також розчиняється в рідинах.

Основне призначення газоподібних діелектриків – охолодження різноманітних пристроїв та апаратури.

Вид поляризації в газах – електронна. Це пов’язано з тим, що гази мають малу питому густину. Однак не зважаючи на це вони поділяються на:

- неполярні – O₂, H₂, Cl₂;

- полярні - CO, HF, H₂S.

Гази характеризуються:

- достатньо високою теплопровідністю;

- високим електричним опором;

- високою температурною стабільністю параметрів.

Особливості параметрів:

- діелектрична проникність збільшується зі збільшенням розмірів атомів газу;

- ε зростає з ростом температури;

- ε падає зі зменшенням тиску газу.

- Електропровідність сильно залежить від прикладеної напруги.

Залежність струму провідності від прикладеної напруги має такий вигляд

Залежність має три виражені ділянки, які характеризуються наступними процесами, що протікають в газах:

- іонізація;

- рекомбінація іонів;

- нейтралізація іонів на електродах.

При малих напругах в газі привалює процес рекомбінації, тобто взаємна нейтралізація різнойменних іонів газу при взаємних ударах.

При досягненні напруги насичення подальше збільшення напруги не визиває збільшення струму. Струм насичення не великий і для більшості газів складає 10^-16...10^-20 А/см.

На ділянці від напруги насичення до критичної напруги відбувається нейтралізація іонів на електродах, тобто перенесення заряду частинками обох знаків. За рахунок низької густини газів концентрація іонів визначається густиною струму при цих напругах, а зміна напруги не впливає на струм. При досягненні критичної напруги в газі починає діяти ударна іонізація, що призводить до різкого збільшення концентрації іонів, збільшення струму та електричного пробою.

Електрична міцність газів не велика (для природних газів 2…3 МВ/м) і сильно залежить від тиску, особливо при його низьких значеннях. З зменшенням тиску електрична міцність спочатку зменшується а потім росте, що пов’язано з зменшенням вірогідності зіткнення молекул, яка приводить до іонізації.

Діелектричні втрати в газах дуже малі (tgδ = 10^-5…10^-8) і майже не залежать від частоти.

Розглянемо властивості деяких газоподібних діелектриків.

Повітря (ε ≈ 1) – суміш азоту, кисню з домішками вуглекислого газу та інших. Електрична міцність повітря 3,2 МВ/м. Не токсичне, вибухово та пожаробезпечне. В звичайному стані в своєму складі містить вологу та пил.

Азот (ε ≈ 1) за характеристиками близький до повітря. Використовується в випадках, коли не допускається присутність кисню. Не токсичний, вибухово та пожаробезпечний.Часто використовується в рідкому стані. Точка кипіння - -196 ⁰С. Використовується в кріогенній техніці.

Водень (ε ≈ 1) – легкий газ з високою теплоємністю. Використовується для охолодження РЕА. Не окислює інші матеріали, але може утворювати гідриди. Високо проникний. Вибухово та пожаронебезпечний в суміші з киснем. Температура кипіння - -253 ⁰С.

Аргон(ε ≈ 1) – інертний газ. Використовується для охолодження РЕА та в газорозрядних прилодах.

Елегаз (гексафторид сірки SF₆) (ε ≈ 1) – синтетичний діелектрик з високою нагрівостійкістю (до 800 ⁰С) та електричною міцністю (відношення пробивної напруги газу до пробивної напруги повітря 2,5). Хімічно стійкий, негорючий. Не має запаху. Може довго працювати при +150 ⁰С. В ньому не виникає електрична дуга, тому він використовується для заповнення високовольтних трансформаторів та вимикачів.

Дата добавления: 2014-01-14