Газ тәріздес диэлектриктер
жүктеу/скачать 43,01 Kb.
|
|
Газ тәріздес диэлектриктер Газдардың ішіндегі ең жиі кездесетін диэлектрик ол ауа, себебі ауа барлық сұйық және қатты заттармен бірге әрбір электр құрылғыларында қосымша оқшаулау болып келеді. Ауаның бір айтарлықтай кемдігі – оның электр беріктігінің төмендігінде. Сондықтан электротехникада ауадан басқа электр беріктігі үлкенірек, ішіне галогендер қосылған газдарды пайдаланады. Ол газдардың молекулаларының салмағы ауыр болғандықтан, ионизация болу үшін өрістің қуаты көбірек болу керек. Сондай газдарды электрлік беріктігі жоғары газдар дейміз. Мысалы элегаз /SF6/ деген газдың электр беріктігі ауаға қарағанда 2,5 есе жоғары. Элегаздың сондай жоғары болғанынан оны конденсаторларда, кабельде де тағы да басқа газ тығыздығы жоғары болатын электр құрылғыларда қолданады. Электр беріктігі жоғары газдарға перфторланған көмірсутектері жатады, парфторланған дегеніміз көмірсутектерінің молекуласындағы сутегі атомдарының орнына фтордың атомдарын енгізеді, жалпы газдың құрамы СхҒу болады. Бірақта бұл газдарды түгелдей электротехникада пайдалануға болмайды, өйткені кейбір газда доғаның әсерінен құрамынан фтор шығады да, адамның денсаулығына әсер етеді. Электр және газ деген сөзді қысқартып элогаз деп атаған 1- суретте екі метал тұр, дискілі электрод екі басы домалақтап қайырылған ауаның ішінде тұр және газдардың абсалюттік қысымы элегазға байланысты 1 - таблицада көрсетілгендей. Көптеген фторландырылған көмірсутектер, яғни көмірсутегіндегі молекулалар, молекулалардағы барлық атомды сулар атомды фторлармен алмасады, оның жалпы құрамы СхFу қалыпты жағдайларда мынадай газдар болады. ( Мысалы СF4 , С2 F6, С3 F8, С4 F8, С4 F10 ) немесе сұйықтықтар (Мысалы С7 F8, С7 F11, С8 F16 , С14 F24 ). Кейбір электронның мықтылығы газдың ішінде, сол сияқты сұйықтықтың булану негізі (6-10 рет) ол электронды ауаның мықтылығына алып келеді. 12- суретін көріп отырғандай фторланған газдар мен сулардың қалыпты жағдайы электронды мықтылығы қалыпты жағдайда болуы мүмкін, сұйықтықтың электр изоляциясы электронды мықты; сол уақытта газды және сұйықтықты салыстырғанда диэлектриктермен салыстырмалы түрде қарастырады. Алдынғы парагрофтардың нәтижесінде төменгі қаттылыққа ие болады, (ол массаның азаюына төмендеуімен апаратқа газдардың толуына алып келеді. Өте жоғарғы газды қайнауға және тоздырмауға алып келеді. Әуелі азғана ауаға қосылған элегаздың фреонның перфтоорганикалық газдардың электрлі мықтылығы болады, сондықтан жоғарғы кернеудегі электротехникалық құрылғыларға пайдаланады. Азғана элогаздың фреонның перфтоорганикалық газдардың ауаға қосқандағы қоспасы мықты болады. 12 сурет - Соққы (пробивное) кернеу (тұрақты кернеу немесе ауыспалы кернеудегі амплитудалық айырмашылығы) газдың абсалюттік қысымына байланысты 2 –түрлі, 1 – ауада, 2 – элегазда Электр техника үшін ең қызық тудыратын сутегі. Бұл өте жеңіл газ және жақсы қасиеттермен белгілі. Оны ауаның орнына суытқыш ретінде пайдаланады. Айналатын машиналарда сутегіні пайдаланғанда электр машинасының суынуы жақсарады. Сонымен бірге ауаны сутегімен ауыстырғанда машинаның роторы газға үлкейгенде қуаттың азайғаны байқалады, бұл азаю газдың қысымына тура пропорцианал. Ауаның кислородтың тоттану қасиеті болмаған жағдайда машинаның орамасы (обмоток) оқшауламаны тоздырмайды және машинаның ішіндегі тұйықталуды өрт қауіпін болғызбайды. Соның нәтижесінде сутегі ауасында щөтканың жұмыс істеу қабілетінен жақсарады. Сондықтан сутегінің суыуы машинаның қуатын күшейтеді. Ірі трубогенераторлар синхрондық конденсаторлары т.с.с. сутегіні суыуы орындалады. Циркулляцияланған сутегінің суытуы машинадағы герматизациялауды қажет етеді. Машинаның ішінде ауа кіргізбеу үшін (сутегі ауа мен 4тен-74% ) дейін көлеміне қарай жарылғыш қоспаға айналады – ол екеуінің қоспасын – Гремучий деп атаймыз. Машинаның ішінде ауадан да жоғары қысым пайда болады. Ептеп шыққан сутегінің орнына газ балонынан газ беріліп тұрады. Электрлік сутегінің мықтылығы басқалармен салыстырғанда 40%, ал көмір ангидридінің СО2 ауамен салыстырғандағы электірлік қаттылығы 10% төмен. Электр вакумді құралдар және лампалар толтыру үшін инертті аргон газын, неон т.б. сол сияқты ртуттың буын және натриді қолданады. Инертті газдардың электірлік қаттылығы төмен. Сонымен бірге криптон және ксенон өте жылуды аз өткізетін қасиеттері бар екенін білеміз, бұл жағдай кейбір электр шамдарында пайдаланады. Төменгі температурада ерекше пайдаланатын сұйытылған газ, гели. Ол жоғары өткізгіштерде пайдаланады. Гелидің ерекше қасиеттері бар. Басқа газдарға қарағанда оның қоюлану температурасы (4,216 ауа қысымынан). Сұйық гелидің қысымы өте төмен, судың қысымынан қалыпты температурада – 8 есе төмен. Кейбір кездерде сұйық сутегінің қысымы одан да төмен. Квантты механикалық жағдайда сұйық гелиді газға ұқсас дейді, таза сұйық деп есептемейді, газбен теңестіреді. Сұйық гелидің диелектриктік өткізгіштігі өте аз. Газдың және сұйықтың жылу өткізгіштігі газдың жылу өткізгіштігіне қарағанда айырмашылығы 1,3. Булану жылуы төмен (криогенной) криогендік техникада өте аз. 13 сурет - Ұрмалы кернеу (жилігі 50 Гц болғанда жұмысқа қосылады) 1 – ауада SF6, 2 – буда С7 F14 , 3 – абсалютті қысымға байланысты Орташа сұйық гелиді суытқанда (гелий 1) жаңа модификациялық гелиге айналады – гелий 2. Бұл ауысуды – 1937 жылы академик П. Л. Капицей ашқан, қиылысу нүктесінің шегарасы ג – өту, бұл қисық булану гелиінің диаграмасы (3 суретті қара) температурада ג – нүкте тең 21735 К. Гелидің 2 жұмсақтығы практикада нолге тең. Гелий 2-нің ерекше қасиетін теориялық түсінігін академик Л.Д. Ландау берді. 3 – суретте көрсетілгендей қатты гелий тек 2,5 МПа – дан төмен емес қосымда алынады. Атомдық массасы 3 – ке тең жеңіл гелий изотобы табиғи гелийде кездеседі, атомдық массасы 4 болатын жай гелийге қатынасы милионның біріндей. Сонымен қатар Hе3 жасанды жолмен атомды реакторларда литиден алынады. Hе4 – мен салыстырғанда жеңіл гелий төмен температурада (9,185 К ) сұйытылады. Ол 0,001 К температураға дейін қатты ағымды түрге ауыспайды, ал Hе3 және Hе4 компоненттерді біріктіргенде жоғарғы ағымдылыққа ие болады. Hе3, Hе4 изотоптарын бөліп алу қайнау температурасының әртүрлілігіне байланысты бөлшектеу арқылы және Hе4 жоғарғы ағымдылығын пайдалану арқылы да іске асырылады. Hе3, Hе4 қасиеттері кейбір терең тоңазыту жүйелерінде қолданылады. 14 сурет - Гелидің фазалық диаграмасы Кейде криохенді суықагенті (хладагента) ретінде сұйық неон қолданылады, оның қайнау температурасы көміртегіден сәл ғана жоғары. Басқа инертті газдар тәрізді қайнау температурасы мен балқу температурасы арасындағы айырмашылығы көп емес : неон үшін айырмашылық Т қайнау – Т балқу 3,5 К – ға тең, ал азотқа бұл айырмашылық 14 – ке тең болса, оттегіне шамамен 36 К. Химиялық инерттілігі неонды жарылысқа қауіпті көміртегіден артықтылығына байланысты. Бірақ неон өте қымбат: егер 1м3 азотты бірлік деп алсақ, көміртек бағасы 2, гелийдің – 80 және неонның - 30000. Сұйық азотты ауаны азот пен оттегіге ажыратып алуға болады, сұйық көміртегі көп көлемде өнеркәсіпте жасалады (ракета жанармайы ретінде). Қалыпты төмен температура алу үшін қатты көмірлі ангидрид СО2 – «құрғақ мұз». Тағы да айтып кететіндей, газ - ол сутегі. Үлкен турбогенераторлар мен синхронды комплексаторларды сутегін суытатын зат ретінде пайдаланады. жүктеу/скачать 43,01 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|