H s nov q.. YÜKs k g rginlikl r V elektrik izolyasiya texnikasi
Maye dielektrikl rin elektrik keçiriciliyi
Yüklə 4,73 Mb. Pdf görüntüsü
|
- Bu səhifədəki naviqasiya:
- _________________Milli Kitabxana__________________
- 1.2.5. Maye izolyasiyada dig r elektrik prosesl ri
- 1.2.6. B rk dielektrikl rin elektrik keçiriciliyi
|
1.2.4. Maye dielektrikl rin elektrik keçiriciliyi Mayel rin elektrik keçiriciliyi onların qurulu u v t rkibi il sıx ba lıdır. Neytral mayel rd elektrik keçiriciliyi dissosasiya olunmu (parçalanıb t rkib keç n hiss cikl r) a qarlar v n ml nm nin hesabına artır. Polyar mayel rd is keçiricilik, bunlarla yana ı mayenin öz molekulalarının dissosasiyası hesabına da artır. Mayel rd keçiricilik c r yanları ionların v böyük h cmli kolloid ( sas mayed asılmı v ziyy td olan k nar maye molekulaları) hiss cikl rin h r k ti il meydana çıxır. Birinci halda yaranan keçiricilik ion, ikinci halda olan keçiricilik is molion v ya kataforetik keçiricilik adlanır. Bunlardan ba qa mayel rd , elektrik sah sinin de ilm y yaxın olan qiym tl rind , keçiriciliy elektronlar da qo ulur. Ion v kataforetik keçiricilikl r is elektrik sah sinin h m z if, h m d böyük qiym tl rind mü ahid edilirl r. Mayel rd neytral molekulaların dissosasiyası, h r iki i ar li ionların yaranmasına s b b olur. Praçalanma, b zi hallarda mayenin öz molekulalarında, ks r hallarda is , qarı ıq v a qarların molekulalarında olur. Texniki t miz mayel r , onların istehsalı prosesind h mi a qarlar
_________________Milli Kitabxana__________________ 33
qarı ırlar. A qarlar h m d istismarda olan mayel rin özünd , pis istismar raitl rind traf mühitd n nüfuz ed n hiss çikl r, yüks k temperaturlar v köhn lm prosesl ri s b bl rind n d artır. Bütün hallarda, neytral molekulanın parçalanması iki ks i ar li ion yaranmasına s b b olur. Bu ionların yükü mütl q qiym tc elektronun yükün b rab r olur. Kolloid hiss cikl r ölçül ri 10 -6
÷10 4 mm olan, asılmı v ziyy td olan molekulalardır. Elektrik sah si olmadıqda onlar, nizamsız, xaotik Broun h r k tind olurlar. Bir neç s b bl r, kolloid hiss çikl ri mütl q yükl nmi v ziyy t salır. Mayenin özün nisb t n onlar mü yy n,
elektrokinetik potensiala malik olurlar. Dzetta potensialın qiym ti maye dielektrikin fiziki-kimy vi xass sind n asılı olub 0.03÷0.07 arasında d yi ir. O zaman, kolloid hiss çikl rin yükü : - q k = 4 0* mn ·R kimi t yin edilir. Burada,
mn – maye dielektrikin nisbi dielektrik nüfuzlulu u, R – sferik kollid hiss ciyin radiusudur. q k -nın i ar si, kolloid hiss ciyin kn - nisbi dielektrik nüfuzlulu unun, mayenini nisbi dielktrik nüfuzlulu una nisb ti il t yin edilir.
g r, kn > mn olarsa, kolloid hiss çik müsb t, v ksin
m nfi
olacaqdır. Maye dielektrikl rd keçiricilik c r yanlarının sıxlı ı ümumi halda a a ıdakı kimi t yin edilir:
burada, n + , n
- , n
k – uy un olaraq, vahid h cmd ki müsb t, m nfi v kolloid hiss cikl rin sayı; q + , q - - ionların yükü; u + , u
- , u
k – elektrik sah sinin qüvv x ttl ri istiqam tind , uy un hiss çikl rin orta h r k t sür tl ridir. M lumdur ki, yüklü hiss cikl rin orta h r k t sür ti v elektrik sah g rginlikl ri yürüklüyün-
(
+ , K - , K k sabit
qalır v elektrik sah g rginliyind n asılı olmur. Ionların yürüklüyü– 10 - 4 sm 2 /(Vsan), kolloid hiss çikl rin yürüklüyü is , 10 - 7 sm 2 /(Vsan) qiym tl rind olur. Ona gör (1.2.1) ifad si ba qa kild yazıla bil r: E E K q n K q n K q n j k k k (1.2.2)
burada, - maye dielektrikin xüsusi keçiriciliyidir. Göründüyü kimi z if elektrik sah sind keçiricilik c r yanının sıxlı ı ESG-d n x tti asılılı a malik olur v burada Om qanunu öd nilir. Mayel rin xüsusi keçiriciliyi temperatur T- d n asılı olur. Temperatur artdıqca artır. Bunun s b bi, dissosasiyanın, ionların konsentrasiyasının v sah d yüklü hiss çikl rin yürüklüyünün artmasıdır. Xüsusi keçiriciliyin, temperatur asılılı ı a a ıdakı kimi yazılır: _________________Milli Kitabxana__________________ 34
0 0 exp T T a (1.2.3) burada,
0 - T=T 0 temperaturundakı xüsusi keçiriciik; a- keçiriciliyin temperatur msalıdır, maye dielektrikin t rkibi v xass l rind n asılı olaraq d yi ir. M s l n, transformator ya ları üçün
dielektrikl rin xüsusi keçiriciliyi onların özülülüyü il , Valden qanununa gör , a a ıdakı asılılıq t kil edir: = const (1.2.4)
burada - dinamiki özülülük msalıdır. Güclü -
E>10 kV/mm olan elektrik sah l rind , xüsusi keçiricilik- , ESG artdıqca artır v bu zaman proses Om qanunundan k nara çıxır. Bu hadis d , mayel rd dissosasiyanın v hiss çikl rin yürüklüyünün artması il izah edilir. Xüsusi keçiriciliyin ESG-d n asılılı ı t qrib n a a ıdakı formula il ifad edilir: 0
0 )] (1.2.5)
burada, 0 – E=E 0 olduqda, maye dielektrikin xüsusi keçiriciliyi, b – konsentrasiya v yürüklüyün ESG-d n asılılıq msalıdır. Göründüyü kimi, s rb st yüklü hiss çikl r mayel rd özl rini a qarlar kimi aparırlar. Ona gör maye dielektrikl rin keçiricilikl ri - onların t rkibinin t mizliyind n güclü asılılı a malikdir. Texniki t miz, neytral mayel rin keçiricilikl ri -10 -11 ÷ 10 -14 , 1/(Om·m), polyar mayel rin keçiricilikl ri is , 10 -8 ÷ 10 -12 , 1/(Om·m) h ddl rind d yi ir. Aralı a uzun müdd t t tbiq olunan i çi g rginliyin t siri il , ionlar v kolloid hiss çikl r elektrodlar yaxınlı ında toplanır v keçiricilik c r yanlarında i tirak etmirl r. N tic d , keçiricilik xeyli azalmı olur. Bel proses mayel rin t mizl nm texnologiyasında istifad edilir. Bu usul n çox t bii neft ya larının t mizl nm sin aiddir. Sintetik mayel r:- sovol, sovtol, silisium v xlor, flor qarı ıqları olan süni ya ların alınmasında t rkibil rin t mizl nm si texnoloji proses mütl q daxil edilir. 1.2.5. Maye izolyasiyada dig r elektrik prosesl ri M lumdur ki, bir çox yüks k g rginlik qur ularının elektrik izolyasiyalarında neft v ya sintetik maye dielektrikl ri geni t tbiq edilir. Onlara transformator, kabel, kondensator, açar v s. kimi qur ular aiddir. Onlarda elektrik sah si qeyri bircinsli olur. Bu halda maye izolyasiyanın de ilm si mü yy n yerl rd elelktrik sah g rginliyinin yerli artımları hesabına ba verir. Mayenin de ilm si elektrik sah si istiqam tind qeyri
_________________Milli Kitabxana__________________ 35
bircinsliliyin qiym ti v ölçüsü ( hat sah si) çox olan yerl rd n ba layır. Böyük ölçülü sah l rd qeyri bircinsliliy malik olan nümun l rin elektrik möhk mliyi a a ı olur. B rk dielektrikl rd qeyri bircinsli sah l rin ölçül ri d yi mir. M s l n, farforun t rkibi kristal, ü m l g tirici v m sam li t rkibl rd n ibar t olan sabit bir qurulu a malikdir. Maye dielektrikl rin molekulalarının intensiv istilik h r k tl ri is , qeyri bircinsli sah l rin forma v ölçül rini d yi dirirl r. Mayel rin t rkibi d kaoqulyasiya ed n (toplanan) oblastlar hesabına d yi ir. Bununla yana ı, istilik h r k tind olan maye molekulaları kaoqulyantlara t sir ed r k onları parçalayırlar. Qeyri bircinsli oblastlar elektrik sah si t sirind n polyarizasiya olunurlar. N tic d , s th istiqam tind onların ölçül ri geni l nir. Sah istiqam tind artan qeyri bircinslilik is , maye molekulalarının xaotik Broun h r k ti t sirind n da ılır. Bel likl , kaoqulyasiya etmi böyük ölçülü qeyri bircinslilikl r molekulaların istilik h r k ti v elektrik sah si t sirind n mü yy n «ya ama müdd tin » malik olurlar. Bu prosesl rd temperatur asılıl ı sas h miyy t da ıyır. Sah istiqam tind yaranan böyük ölçülü qeyri bircinsliliyin k narlarında is yerli ESG artır. Bu ESG, verilmi maye dielektrik üçün de ilm h ddin yaxınla arsa bo alma kanalı inki af etm y ba layır. Kanal elektrodlar arası m saf ni hat ed rs , dielektrik tamamil de ilir. Lakin, qeyri bircinsli elektrik sah sind inki af ed n kanalın uclarında ESG-nin t siri az oldu undan bo alma natamam olur. Qısa müdd tli g rginlik t sir etdikd , g rginliyin qiym ti kifay t olmadıqda, bo alma kanalı yen d ba a çatmır. Qeyri bircinsliliyin yaranması, sah t sirind n inki afı v sür tl da ılması, eyni bir maye nümun sind , de ilm g rginlikl rinin böyük intervallarda d yi m sin s b b olur. T tbiq olunan g rginlik istilik h r k tinin artması v qeyri bircinsliliyin da ılmasına s b b olmazsa maye v b rk dielektrikl r ox ar (eyni) fiziki model kimi baxırlar k.1.2.2. Qeyri bircinslilik mayed bir q rarda paylanarsa onun konsentrasiyası a a ıdakı kimi hesablana bil r: 3 3
4 a r p (1.2.6)
burada r-qeyri bircinsli oblastda toplanan kür cikl rin orta radiusları, a-qeyri bircinsli kür l rin m rk zl ri arasında m saf dir. Qeyri bircinslilik mayel rd ixtiyari qaydada qarı ır v müxt lif cür paylanırlar. Onun konsentrasiyası tutdu u h cmin, madd nin h cmin nisb ti kimi t yin edilir (1.2.6). Maye izolyasiyadan k.1.2.2-d verilmi
hündürlüyünd bir silindrik h cm götür k. Oradakı paylanmanı h nd si ehtimalla a a ıdakı kimi yazmaq olar:
_________________Milli Kitabxana__________________ 36
2 2 2 2 1 4 4 a r a r p (1.2.7)
Qeyri bircinsliliyin silindrin daxilin v onun m rk zinin d silindrin oxuna dü düyü ehtimalı iki funksiyaının hasili kimi t yin edilir: p a r p p p 2 2 1 2 4 (1.2.8) (1.2.6) -dan r/a nisb itini t yin edib, p 2 –nin ifad sind yerin yazaraq a a ıdakı fomulanı almaq olar: 3 5 2 54 , 1 p p (1.2.9)
Silindrin oxunda d qiq, z sayda qeyri bircinsliliyin olması ehtimalı a a ıdakı kimi yazılır: z N z n p p C z q 2 2 2 1 (1.2.10) burada N=l/2r –maksimal d r c d silindrin oxuna dü n qeyri bircinslilikl rin sayıdır. Bel likl (1.2.9) formulasına sas n verilmi rtl rd qeyri bircinslilik bir q rarda paylanacaqdır (1.2.10). Mayel rin de ilm mexanizml ri, elektrik möhk mliyinin t tbiq olunan g rginliyin t sir müdd tind n, qeyri bircinsliliyin konsentrasiyasından, elektrodların s thinin sah sind n, elektrik sah sinin qeyri bircinslilik msalından asılı oldu unu subut edir. Mayel rin de ilm sinin k miyy t m s l l ri h l d öz h llini tapmamı dır. Ona gör , müxt lif i raitl ri
üçün maye izolyasiyasının layih l ndirilm si ç tindir. Bu s b bd n, layih l ndiril n konstruksiyanın etibarlılı ını v xidm t müdd tini proqnoz etm k mümkün olmur. Bu sah d aparılan elmi ara dırmalar sas n t bii neft ya larına aid edilmi dir. Lakin bu sah d alınan ümumi n tic l r süni sintetik ya lara da t tbiq edil bilir. Çünki bütün mayel rd keyfiyy tc eyni prosesl r yer alır. _________________Milli Kitabxana__________________ 37
k. 1.2.2. Maye dielektrikl rd qeyri bircinslilik modeli Ya ın elektrik möhk mliyinin a qarlardan güclü asılı oldu u m lumdur. Yax ı t mizl nmi karbohidrogen t rkibli mayel rin çox kiçik m saf d aralı ı olan standart elektrodlar arasında elektrik möhk mliyi 1000 kV/mm qiym tl r çatır. Real konstruksiyalarda i l dil n ya ların elektrik möhk mlikl ri is 20-40 kV/mm olur.
A qarlar mayenin t rkibind müxt lif v ziyy tl rd olurlar: -t rkibd , b rk madd nin hiss cikl rinin asılmı v ziyy ti - suspenziya v h ll olunmu polyar mayel rin hiss cikl ri : - emulsiya kilind olurlar. Bunlardan ba qa mayel rin t rkibind h ll olunmu qaz qabarcıqları da ola bil r. Bütün bunlar, maye dielektrikl rin elektrik möhk mlikl rini azaldır k.1.2.3. k.1.2.3. v k. 1.2.4-d uzun müdd t i l nmi transformator ya ının t rkibind olan qarı ıqlar v su buxarları kimi a qarların, t z ya la müqayis li elektrik möhk mliyinin temperatur asılılıqları verilmi dir. Bu zaman elektrik sah si, elektrodların forma v ölçüsünd n d asılı olur. Z if qeyri bircinsli sah l rd transformator ya ının elektrik möhk mliyi, ya ın keyfiyy ti artdıqca çoxalır. Bircinsli sah d 50 Hs c r yan t sirind n yaranan de ilm g rginliyi 30% çox olur. K skin qeyri bircinsli elektrik sah sind impuls v ya d yi n c r yan t siri il alınan de ilm g rginlikl rin qiym tl r f rqi 10% t kil edir. Elektrodların sah si, temperatur v a qarların konsentrasiyası artdıqca bo alma g rginlikl rinin qiym tl r f rqinin statistik paylanması daha da çoxalır. Impuls g rginliyi t sir etdikd bircinsli sah d ya ın bo alma g rginliyi onun keyfiyy ti il az d yi ir. Qısa impulslarda bo alma zamanı de ilm g rginlikl rind alınan qiym tl r f rqi azalır. Bu hadis de ilm nin ya ın t mizliyind n az asılı olması v böyük ölçülü elektrodların s th sah si hesabına artan qeyri bircinslilikl izah edilir. Qeyri bircinsli oblastlar t siri tez
_________________Milli Kitabxana__________________ 38
keç n ani müdd tli g rginlik t tbiqi il orientasiya oluna bilm diyind n, iri h cmli oblastlarda bo alma kanalı da inki af etmir. k.1.2.3. Tranıformator ya ının elektrik möhk mliyinin temperaturdan asılılı ı 1-quru ya ; 2-i l dilmi , n mli ya k.1.2.4. Ya ın elektrik möhk mliliyinin, onun t rkibind ki suyun faizind n asılıl ı K skin qeyri bircinsli sah d ya ın keyfiyy tinin az t sir etm si, iti uclu elektrodlar yaxınlı ında yerli sah g rginliyinin qeyri bircinsli oblastların k narlarındakı bo alma g rginlikl rind n böyük olması il izah edilir. Iti uclu elektrod yaxınlı ında (b rab rind ) qeyri bircinsli oblastlar t kil ed n ya ın h cmi d az olur. Transformator ya ının de ilm g rginliyi t tbiq edil n g rginliyin t sir müdd tl rind n ( g rginlik ekspozisiyası) güclü asılıdır. k.1.2.5-d h min asılılıq verilmi dir. kild n göründüyü kimi 10 -4 – 10 -3 san arasında v 10 -1
_________________Milli Kitabxana__________________ 39
san - d n böyük olan t sir müdd tl rind bo alma g rginlikl ri sabit qiym tl r alır. 1-10 v 10 -3 – 10
-1 saniy l r arasında is , bo alma g rginlikl rind azalmalar mü ahid edilir. G rginliyin t sir müdd ti böyük olduqda ayrılan istilik t sirind n, toplu kild olan qeyri bircinslilik da ılır. G rginlik t sirinin el bir müdd ti olur ki, burada yaranan v da ılan qeyri bircinslilik sayca tarazlıqda olur. Ona gör , t sir müdd ti artdıqca yerli ESG az d yi ir. 1-10 -3 san intervallarında böyük ölçülü qeyri bircinslilikl rin yaranma müdd ti, t tbiq olunan g rginlikl ölçül bil n h ddl rd olur. Bu intervalda bo alma g rginlikl rinin qiym tl r f rqi artır. G rginliyin t sir müdd ti azaldıqca, qeyri bircinsliliyin mövcudlu unun h min müdd t intervalına dü m etimalı azalır. k.1.2.5. Bo alma g rginliyinin, g rginliyin t sir müdd tind n asılıl ı 1.2.6. B rk dielektrikl rin elektrik keçiriciliyi Qazlar v mayel rd n f rqli olaraq, b rk dielektrikl r üçün h cmi v s thi keçiricilikl r xarakterikdir. YG-d bu faktor h m s th h m d h cmi keçiricilik üçün daha çox t sir edir. S thi keçiricilik. B rk dielektrikl rin s thini gözl görünm y n, absorbsiya olunmu nazik n m t b q si örtür. Bu n m t b q sind s th çirkl nm l ri elektrolitik p rd yaradırlar. Çirkl ndirici madd l rin molekulaları h m d , dissosasiya olunaraq ionlar yaradırlar. Ona gör , b rk dielektrikin s thin adsorbsiya olunmu n mlik bir qayda olaraq, kifay t q d r böyük elektrik keçiriciliyi t kil edir. Bu prosesin sas xarakteristikası olan xüsusi s thi keçiricilik, – s kimi i ar edilir. s -in qiym ti, b rk dielektrikin suda islanma qabiliyy ti v ya s thinin n ml nm d r c sind n asılıdır. Ba qa sözl , traf mühitin n mliyind n güclü asılıdır.
_________________Milli Kitabxana__________________ 40
B rk dielektrikl rin ks riyy ti, n mliyi adsorbsiya edir v suda yax ı islanırlar. Suda islanma damcının sferik s thi il b rk dielektrikin müst vi s thi arasında yaranan bucaqla ölçülür, k.1.2.6. Islanan s thl rd su damcısı il b rk dielektrikin müst vi s thi arasında bucaq /2 –d n kiçik olur v ksin . Yax ı islanan dielektrikl r hidrofil materiallar deyilir. Onlarda su damcısı dielektrik s thin yayılaraq, nazik p rd yaradırlar. Bu madd l rd traf mühitin n mliyind n asılı olaraq s thi keçiricilik k skin artır. H tta, s thin hamar ir (qlazur) ç kilmi elektrotexniki farforun s thi keçiriciliyi, havanın n mliyi 0-dan
-d n
10 -9 Om -1 - q d r artır. Ikinci qrup dielektrikl rd - k.1.2.6 -b s thl damcı arasında bucaq /2-d n böyük olur. Onlar suda islanmadı ından hidrofob madd adlanırlar. Bel dielektrikl rin s thind çox kiçik damcılar f rqli yerl rd adsorbsiya olunur v bütöv n mlik p rd si yarada bilmir. H tta yüks k n mlikl rd bel onların s thind bütöv elektrolitik p rd yaranmır. Ona gör , hidrofob materialların s th keçiricilikl ri hidrofil dielektrikl r nisb t n, 10 2 -10 3 d f kiçik olur. Yalnız s thi bütövlükl bürüy n eh olduqda ( eh nöqt sind ) s - artır. Hidrofob materiallar qrupuna parafin, florplast (teflon, politetrafloretilen) v bir sıra silisium-üzvi birl m li dielektrikl r daxildirl r. H cmi keçiricilik. Adından m lum oldu u kimi bu, elektrik sah sind b rk dielektrikin qalınlıq üzr elektrik keçirm xüsusiyy tidir. Bu keçiricilik, t k v ya iki i ar li ionların h r k ti hesabına ba verir. Güclü elektrik sah sind is , keçiriciliy qo ulan s rb st elektronların hesabına meydana çıxır v daha çox artır. Ion keçiriciliyi h m z if, h m d güclü elektrik sah l rind mü ahid edilir. B rk dielektrikl rd , s rb st elektronlar katodun s thind n
yolu il çıxırlar. Emisiya n tic sind h m d , anod s thind qalan de ikl r (vakant yerl r) v tunel keçiriciliyi hesabına elektronların normal valent zonasından keçiricilik zonasına keçm l ri yükl rin sayını v keçiriciliyi artırır. Dielektrikl rin daxili elektrik keçiriciliyi xüsusi h cmi keçiricilikl - v il xarakteriz olunur. Daxili keçiricilik xüsusi h cmi müqavim tin t rs qiym tidir:- v =1/ v . Onun qiym ti bir çox amill rd n, o cüml d n dielektrikin t rkibind n asılı olur. Bu halda t kc materialın öz t rkibi deyil, onlardakı a qarlardan da güclü asılılıq mü ahid edilir.
|