כיצד כוח שדה חשמלי משפיע על השבר בנוזלים דיאלקטריים

הבנת האופן שבו כוח השדה החשמלי משפיע על ההתמוטטות בנוזלים דיאלקטריים הוא חיוני עבור מהנדסים וטכנאים הפועלים עם ציוד רב-תכליתי ומערכות בידוד. דיאלקטרי – החל משמן מינרלים מסורתיים ועד נוזלים סינתטיים מתקדמים – שמירה על תפקידים כפולים כמו אינסטלטורים חשמליים ואמצעי העברת חום במסגרות טרנספורמטיביות, שברים, כבליים, כאשר השדה החשמלי עולה על רמה קריטית זו, ומאבדים פתאום את התכונות החומריות של מערכת ההפעלה של מערכת ההפעלה, ומניעה של מערכת יחסים של ממשית, ומונעת את התכונות החומרית, ומניעה של ממשית, ומונעת את ההשפעה הכשלה של ממשית, ומניעה של מערכת העצבים של ממשית, ומניעה של ממשית, ומניעה של תכונות אלה, ומניעה של מערכת יחסים של ממשית, ומניעה של ממשית, ומניעה של כוח-ה של מערכת יחסים של ממשית, ומניעה של כוח-ה של מערכת ההפעלה של ממשית, ומניעה של ממשית, באופן פתאומית השפעות חיוניות זו, ומניעה של ממשית, באופן פתאומית השפעות חיוניות זו, ומניעה של כישלונות את התכונות של כישלונות את התכונות של כישלונות את התכונות של כוח-

מה זה Dielectric Breakdown?

התמוטטות דיאלקטרית היא התופעה שבה חומר מחלחל, כגון נוזל, עובר מעבר מהיר ובלתי הפיך מ insulator חשמלי למנצח.המעבר הזה מתרחש כאשר השדה החשמלי המיושם עולה על הכוח הדיאלקטרי של החומר, מה שגורם זרם גדול לזרום דרך ערוץ מבוזר. inנוזלים, לעתים קרובות מתפרש כניצוץ גלוי, או פריקה חלקית, אפילו מחוסמת, או לחץ מקומי, כולל פגום, כולל נזק חשמלי קבוע, כולל פגום.

בניגוד לדאלקטריקים מוצקים, שבו התמוטטות בדרך כלל משאירה נתיב מוליכים קבוע (למשל, מסלול פחמן), דיאלקטרי נוזלי עלולים להיות חלק-עצמי לאחר שהשדה הוסר – בתנאי שהנוזל אינו מוזנח באופן חמור.

תפקיד הכוח החשמלי

כוח שדה חשמלי (E), נמדד בתנודתיות לכל מטר (V/m) או נפוץ יותר ב kV /mm, מגדיר את הכוח שחוו חלקיקים טעונים בתוך הנוזל.כפי שהשדה עולה, הוא מפעיל כוח אלקטרוסטטי חזק יותר על האשמות בלתי פתירות, אלקטרונים חופשיים ואפילו מולקולות נייטרליות באמצעות קיטובת פלזמה. כאשר השדה מגיע לגודל מסוים, הוא הופך להיות מסוגל לחלץ אלקטרונים מאטומים או מולקולות ידועות כאפקט אלקטרונים גבוה יותר.

השדה החשמלי הקריטי שבו ה-Cscade הופך ל-being-intining עצמו נקרא ה- (FLT:0dielectric PowerFLT:1 של הנוזל.עבור שמנים משתנים טיפוסיים, הערך הזה נע בין 15 ל-20 kV/mm בתנאים מעבדה אידיאליים (ASTM D877 סטנדרטי).

שדה חשמלי קריטי Threshold and Dielectric Power

כל נוזל דיאלקטרי מציג כוח דיאלקטרי אופייני, תלוי ההרכב הכימי שלו, המבנה המולקולרי וטוהר.שולחן 1 (תפיסתי) מראה טווחים משוערים עבור נוזלים משותפים:

• שמן חלוף (נפט טרנסג'נדר): אנדרל 1 (FLT:1) 15 kV /mm (ASTM D877), אך יכול לרדת ל 5-10 kV /mm בתנאים זקנים או מזוהמים.
• (ב) מדרשים: ⁇ :0) , מדרשים (ב): (ב) ,ב-[[1924]], ב[[1924]], [[1924]], [[1924]],]]
• (ב) ,0) שמן silicone:FLT:1 12-18 kV /mm, יציב מעל טווח טמפרטורה רחב.
• (ב) ,0) נוזלים:FIRLT:1 ; 20-30 kV / mm, המשמש ביישומים בעלי אחריות גבוהה.

הסף הקריטי אינו קבוע חומר קבוע; הוא מושפע מאוד מגורמים כגון גאומטריה אלקטרודה, לחץ, טמפרטורה, נוכחות של זיהומים או גזים מומסים. מהנדסים חייבים לקחת בחשבון את ההבדלים הללו בעת תכנון מערכות בידוד כדי להבטיח שולי בטיחות - שפועלת באופן זמני ב 50–70% מהכוח הדיאלקטרי הלא-מימני.

גורמים המשפיעים על פירוק נוזלים דיאלקטריים

פירוק נוזלים הוא תהליך מורכב נשלט על ידי גורמים אינטראקציה מרובים.התת הבאה מפרטת את ההשפעות המשמעותיות ביותר.

פורה וזיהום

אפילו כמויות של contaminants יכול להפחית באופן דרמטי את הכוח הדיאלקטרי של חלקיקים נוזליים. Solid (למשל, סיבים, פתיתי מתכת, אבק פחמן) לפעול כמו אתרי גירוד עבור הצטברות מטען ועיוות שדה. מים, אפילו בצורת מבוזר, מזיק במיוחד כי מולקולות מים יש קבוע דיאלקטרי גבוה ויכולים ליצור גשרים תחת לחץ.

זיהומים איטוניים (אלים, חומצות) גם להגדיל את מוליכות הנוזל, הורדת הסף להתמוטטות.במני חשמל, ניתוח גז מבוזר באינטרנט (DGA) וחיישנים לחות לעזור לעקוב אחר רמות זיהום וחיזוי כישלונות מבוישים.

השפעות טמפרטורה

הטמפרטורה משפיעה על הצפיפות, הצפיפות והניידות המולקולרית של הנוזל.כפי שעולה הטמפרטורה, הסטיות של הנוזל יורדות, ומאפשרות לצלחות ונושאות מטען לנוע בחופשיות יותר – אשר יכול להגדיל את זרמי הפרידה לפני הנפילה ולהפחית את השבר האפקטיבי, בנוסף, טמפרטורות גבוהות יותר לקדם היווצרות של בועות גזים מתמוססות או גזים על ידי נפיחות של הבועות עצמו יש כוח חשמלי נמוך יותר מאשר נוזל נמוך יותר מאשר נוזל (ירידה) מאשר נוזל נמוך יותר מאשר נוזל גבוה יותר מאשר נוזל (ירידה של נוזל) וירידה של נוזל גבוה יותר מאשר נוזל עמוק יותר מאשר נוזל למטה (ירידה של נוזל) וירידה של 1DVald) למטה (ירידה של נוזל למטה) למטה, 000) למטה, 000) טמפרטורות נמוכות יותר מאשר ירידה של נוזל נמוך יותר מאשר נוזל נמוך יותר מאשר ירידה של נוזל נמוך יותר מאשר ירידה של נוזל נמוך יותר מאשר נוזל נמוך יותר מאשר נוזל נמוך יותר מאשר נוזל נמוך יותר מאשר נוזל נמוך יותר מאשר נוזל למטה.

אלקטרודה צורה, חומר וספאג

התצורה הגיאומטרית של אלקטרודות שולטות ישירות על חלוקת השדה החשמלי המקומי. שארפ הקצוות, נקודות, או פרוטורים מתרכזים בתחום, יצירת אזורים של לחץ גבוה שיכול ליזום התמוטטות של נקודות שדה נמוכות בהרבה מאשר צפוי מן החוזק הדיאלקטרי של הנוזל, למשל, התמוטטות שדה מחט-to-planede יכולה לייצר גורם משופר שדה (יחסי שדה ממוצע) או יותר מ- תצורה ליניארית (כלומר, גם עם פערים) של תצורה של תצורה אחת, כלומר, עם מגבלות בינוניות (אך-מתאים) עם תצורה אחת בלבד, אם הם תמיד, לדוגמה, עם תצורה של אלקטרו-ל-ל-ל-ל-ל-ל-ל-קרקע) עם תצורה של אלקטרודה-ל-ל-קרקע) עם תצורה אחת, לדוגמה, עם תצורה של אלקטרודה-ל-ל-ל-קרקע-טווח גבוה יותר, אם-מסוגיות, עם תצורה של אלקטרודה-טווח גבוה יותר, עם טווחים, עם תצורה של אלקטרודה-טווח גבוה יותר, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, עם תצורה של אלקטרודה-קרקע, עם תצורה של אלקטרודה-טווח גבוה יותר, לדוגמה, לדוגמה, לדוגמה, עם תצורה של

חומר אלקטרודה יכול להשפיע על התמוטטות באמצעות פליטת אלקטרונים ותגובות כימיות.פלדה ללא ספק, נחושת ואלומיניום נפוצים; עם זאת, נחושת ידועה כחמצן של שמנים מינרלים, אשר יכול לדרג תכונות דיאלקטריות לאורך זמן.

לחץ וגזים מפוכחים

הפעלת לחץ חיצוני לנוזל דיאלקטרי יכולה להגדיל באופן משמעותי את עוצמת ההתמוטטות שלו.לחץ מדכא את היווצרות וצמיחה של בועות גז - מבשר מפתח להתמוטטות בנוזלים רבים.עבור שמנים טרנספורמטיביים, עלייה בלחץ אטמוספרי ל-0.5 MPa ( ⁇ 5 bar) עלולה להעלות את המתח השבר ב- 30–50%, מדכא או תפעול בלחץ מופחת (למשל, בגובה של גזים), כמו גם חנקן גבוה, כמו חנקן, כמו גם חנקן גבוה, כמו חנקן, או חנקן של גזים.

זרימה ו Circulation

במערכות מעשיות רבות, נוזלים דיאלקטריים מועברים לקירור. Flow יכול להיות השפעה כפולה: זה עוזר להסיר חום ופיזור נושאת מטען, אשר עלול לדכא פעילות חלקית; עם זאת, במהירויות זרימה גבוהות, זעזוע יכול להציג microbubbles ולגרום לחיוב אלקטרוסטטי עקב חיכוך בין משטחים נוזליים מוצקים (תיקון) יכול לבנות פוטנציאל סטטי, אם לא ניתן ללקות כראוי, אם יש צורך במקרים של נוזל, אשר עלולים, אשר עלולים להיות מחוסנים כראוי, כי יש צורך להפיץ את כל אלה, כי הם עלולים, כי הם עלולים, כי הם עלולים, כי הם מופעלים, כי הם עלולים, כי הם עלולים להיות מחוסנים כראוי, כי הם מופעלים, כי הם עלולים, כי הם עלולים לגרום לפירוק זיהום מתכתי לחץ דם, כי הם עלולים, כי הם עלולים, כי הם עלולים, כי הם מופעלים לגרום נזקי תיבות של נוזל כראוי, כי הם מופעלים לגרום לפירוק כראוי, כי הם עלולים לגרום נזקי תיבות של דלקת קפדנית, כי הם מופעלים להיות מופעלים להיות מופעלים להיות מופעלים, כי הם מופעלים לגרום לפירוק כראוי, כי הוא מופעלת, כי הם מופעלת, כי הוא מופעלת, כי הוא

מכניזם של דיאלקטרי פורץ בנוזלים

כמה דגמים תיאורטיים הוצעו כדי להסביר את תחילת ההתמוטטות בנוזלים דיאלקטריים.המקובלים ביותר הם התיאוריה הוולאנית האלקטרונית, תורת הבועות, ותאוריית החלקיקים המוצקה המושעה.

אלקטרוניקה Avalanche

אנליסטים לפירוק גזים, מנגנון הדלאניקה האלקטרוני מניח כי אלקטרונים חופשיים (החלים מפליטת שדה, קרני קוסמיות, או אי-ציות נחיתות) מואצת על ידי השדה החשמלי מספיק אנרגיה כדי לגוון מולקולות נייטרליות על התנגשויות.כל אירוע ההיגוי דורש התמוטטות משמעותית של אלקטרון, המוביל לכפלה אקספוננציאלית של ספקים.

בועות בועות

נוזלי דיאלקטריים אמיתיים כמעט תמיד מכילים בועות גז מיקרוסקופיות – החל מגזים, נפיחות בשל חימום מקומי, או קוויטציה. כי הכוח הדיאלקטרי של בועה גז (אוויר) הוא רק 3 kV / מ"מ - נמוך הרבה יותר מזה של נוזל הבועות - הבועה הופכת לנקודה חלשה.

סולידריות חלקיקים

חלקיקים של קבוע דיאלקטרי גבוה (למשל, טיפות מים, פחמן, מתכת הגשת) ניסיון כוח בשדה לא אחיד שמניע אותם לעבר אזורים של מתח גבוה יותר (דיסלקציה) (dielectrophoresis) לאחר חלקיק מגיע לאזור שדה גבוה, זה יכול לקוטב ומושך חלקיקים אחרים, להרכיב גשר על פני פער אלקטרודה.

מניעת הנפילה בנוזלים דיאלקטריים

עיצוב חזק עבור ציוד גבוה מתחלפות שכבות מרובות של הגנה כדי לשמור על השדה החשמלי מתחת לסף השבר ולנהל את ההשפלה לאורך זמן.

אופטימיזציה של אלקטרודה גיאומטריה וספאג

ריכוז שדה מינימלי באמצעות אלקטרודות חלקות, מעוגלות עם קרני גדול של רפה. שבו הקצוות חדים הם בלתי נמנעים (למשל, ברוחות או שיחים), להשתמש בשכבות בדירוג שדה - מסך מוליכים, ציפויים מנוגדים, או חומרים שאינם לינאריים שדה בקרה (למשל, תחמוצת אבץ).

שמירה על איכות נוזלית

יישום משטר קבוע של סינון שמן, degassing, הסרת לחות. עבור משתנים גדולים, חיישני לחות מקוונים ומערכות DGA לספק נתונים בזמן אמת. sampling ו בדיקות מעבדה (ASTM D877, D1816, IEC 60156) מדד התמוטטות מתח, מים, חומציות, ספירת חלקיקים.

ניהול לחץ ושליטה בלחץ

שמור על טמפרטורות התפעול בטווח המומלץ כדי להימנע משינויים נרחבים ו decomposition תרמי. השתמש קרירים ומשאבות כדי לשמור אפילו הפצה טמפרטורה ולמנוע כתמים חמים. בציוד חתומה, לחץ על המרחב עם חנקן יבש כדי לדכא היווצרות בועות וחמצן. עבור מערכות עמידות גבוהה, לשקול שימוש במזכרה או שלפוחית השתן כדי להפריד את הנוזל מהאווירה, למנוע לחות.

שימוש בנוזלים מתקדמים של דיאלקטרי

כאשר יש צורך בביצועים מעולים, נוזלים סינתטיים כגון esters, שמנים סיליקון, או נוזל perfluorocarbon ניתן להשתמש. esters טבעי (למשל, soybean מבוסס) מציעים נקודות פלאש גבוהות יותר ו biodegradability, בעוד esters סינתטי לספק יציבות תרמית מעולה וסובלנות - הם יכולים לספוג עד 10 פעמים יותר מים מאשר שמן מינרלים ללא אובדן פרופורציונלי של כוח אווירי או חום רחב יותר.

בדיקה ו- Condition Monitoring

בדיקות דיאלקטריות צריכות להתבצע במינוי ובתקופה לאורך חיי הציוד.מבחנים משותפים כוללים:

• מבחן:0 (BDV) מבחן: ההרחבה 1 (RalLT:1) מודד את המתח שבו הנוזל נכשל בתנאים סטנדרטיים (ASTM D877, D1816, IEC 60156).
• (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) ⁇ :0) , ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) [15] תוכן (Karl Fisher titration): 1FLT 1 קריטי עבור שמנים מינרלים; יש לשמור מתחת 10-15 ppm.
• (ב) ,0) ,Particle ספירה והתפלגות גודל: FLT:1 , Indicates מכונות ללבוש או זיהום.

מערכות ניטור באינטרנט (למשל, חיישני פריקה חלקיים, חיישני מתח דיבידנדים קיבוליים) יכולים לספק התראה מוקדמת של התמוטטות בלתי אפשרית, המאפשר תחזוקה לפני כישלון קטסטרופלי.

מסקנה

הכוח השדה החשמלי הוא הכוח המניע העיקרי מאחורי התמוטטות דיאלקטרית בנוזלים, אך ההשפעה שלו היא מנוסה על ידי מספר גורמים - טוהר, טמפרטורה, גיאומטריה אלקטרודה, לחץ, זרימה, נוכחות של גזים או חלקיקים מבוזרים.הבנה עמוקה של אינטראקציות אלה חיונית למהנדסים סטנדרטיים (DLT2) להמשיך ולקבוע את הטכניקות של בידוד גבוה יותר.