విద్యుద్వాహక బలం

విద్యుద్వాహక బలం దానికి వర్తించే విద్యుత్ వోల్టేజ్‌ను తట్టుకునే విద్యుద్వాహక సామర్థ్యాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. కాబట్టి, విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుత్ శక్తి విద్యుద్వాహకములో విద్యుత్ విచ్ఛిన్నం సంభవించే విద్యుత్ క్షేత్ర బలం Epr యొక్క సగటు విలువగా అర్థం చేసుకోవచ్చు.

విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుత్ విచ్ఛిన్నం అనేది వాహక ప్లాస్మా ఛానల్ యొక్క తదుపరి ఏర్పాటుతో, దానికి వర్తించే వోల్టేజ్ చర్యలో ఇచ్చిన పదార్థం యొక్క విద్యుత్ వాహకతలో పదునైన పెరుగుదల యొక్క దృగ్విషయం.

ద్రవాలు లేదా వాయువులలో విద్యుత్ బ్రేక్ డౌన్‌ను ఎలక్ట్రికల్ డిశ్చార్జ్ అని కూడా అంటారు. నిజానికి, అటువంటి ఉత్సర్గ ఏర్పడుతుంది కెపాసిటర్ డిచ్ఛార్జ్ కరెంట్బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ వర్తించే ఎలక్ట్రోడ్ల ద్వారా ఏర్పడుతుంది.

ఈ సందర్భంలో, బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ Upr అనేది ఎలక్ట్రికల్ బ్రేక్‌డౌన్ ప్రారంభమయ్యే వోల్టేజ్, అందువల్ల విద్యుద్వాహక బలాన్ని క్రింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి కనుగొనవచ్చు (ఇక్కడ h అనేది నమూనా యొక్క మందం విభజించబడాలి):

Epr = UNC/h

సహజంగానే, ఏదైనా నిర్దిష్ట సందర్భంలో బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ పరిగణించబడే విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుద్వాహక బలానికి సంబంధించినది మరియు ఎలక్ట్రోడ్‌ల మధ్య అంతరం యొక్క మందంపై ఆధారపడి ఉంటుంది.దీని ప్రకారం, ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య అంతరం పెరగడంతో, బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ విలువ కూడా పెరుగుతుంది. ద్రవ మరియు వాయు విద్యుద్వాహకాలలో, విచ్ఛిన్నం సమయంలో ఉత్సర్గ అభివృద్ధి వివిధ మార్గాల్లో జరుగుతుంది.

వాయు విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుద్వాహక బలం

అయనీకరణం - తటస్థ అణువును సానుకూల లేదా ప్రతికూల అయాన్‌గా మార్చే ప్రక్రియ.

గ్యాస్ డైఎలెక్ట్రిక్‌లో పెద్ద అంతరాన్ని విచ్ఛిన్నం చేసే ప్రక్రియలో, అనేక దశలు ఒకదాని తర్వాత ఒకటి అనుసరిస్తాయి:

1. గ్యాస్ అణువు యొక్క ఫోటోయోనైజేషన్ ఫలితంగా, నేరుగా మెటల్ ఎలక్ట్రోడ్ నుండి లేదా అనుకోకుండా గ్యాస్ గ్యాప్‌లో ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ కనిపిస్తుంది.

2. గ్యాప్‌లో కనిపించే ఉచిత ఎలక్ట్రాన్ విద్యుత్ క్షేత్రం ద్వారా వేగవంతం చేయబడుతుంది, ఎలక్ట్రాన్ యొక్క శక్తి పెరుగుతుంది మరియు చివరికి దానితో ఢీకొన్నప్పుడు తటస్థ అణువును అయనీకరణం చేయడానికి సరిపోతుంది. అంటే, ప్రభావం అయనీకరణం సంభవిస్తుంది.

3. అనేక ప్రభావ అయనీకరణ చర్యల ఫలితంగా, ఎలక్ట్రాన్ హిమపాతం ఏర్పడుతుంది మరియు అభివృద్ధి చెందుతుంది.

4. ఒక స్ట్రీమర్ ఏర్పడుతుంది - ఎలక్ట్రాన్ల హిమపాతం గడిచిన తర్వాత మిగిలిపోయిన సానుకూల అయాన్ల ద్వారా ఏర్పడిన ప్లాస్మా ఛానల్ మరియు ప్రతికూల వాటిని ఇప్పుడు ధనాత్మకంగా చార్జ్ చేయబడిన ప్లాస్మాలోకి లాగారు.

5. స్ట్రీమర్ ద్వారా కెపాసిటివ్ కరెంట్ థర్మల్ అయనీకరణకు కారణమవుతుంది మరియు స్ట్రీమర్ వాహకమవుతుంది.

6. డిచ్ఛార్జ్ ఛానల్ ద్వారా డిచ్ఛార్జ్ గ్యాప్ మూసివేయబడినప్పుడు, ప్రధాన ఉత్సర్గ ఏర్పడుతుంది.

ఉత్సర్గ గ్యాప్ తగినంత తక్కువగా ఉంటే, బ్రేక్డౌన్ ప్రక్రియ ఇప్పటికే ఆకస్మిక విచ్ఛిన్న దశలో లేదా స్ట్రీమర్ ఏర్పడే దశలో - స్పార్క్ దశలో ముగుస్తుంది.

వాయువుల విద్యుత్ బలం దీని ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:

• ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య దూరం;

• డ్రిల్లింగ్ చేయవలసిన వాయువులో ఒత్తిడి;

• ఎలక్ట్రాన్ కోసం గ్యాస్ అణువుల అనుబంధం, వాయువు యొక్క ఎలెక్ట్రోనెగటివిటీ.

ఒత్తిడి సంబంధం క్రింది విధంగా వివరించబడింది. వాయువులో ఒత్తిడి పెరిగేకొద్దీ, దాని అణువుల మధ్య దూరాలు తగ్గుతాయి. త్వరణం సమయంలో, ఎలక్ట్రాన్ చాలా తక్కువ ఉచిత మార్గంతో అదే శక్తిని పొందాలి, ఇది అణువును అయనీకరణం చేయడానికి సరిపోతుంది.

ఈ శక్తి ఘర్షణ సమయంలో ఎలక్ట్రాన్ యొక్క వేగం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం నుండి ఎలక్ట్రాన్‌పై పనిచేసే శక్తి నుండి త్వరణం కారణంగా వేగం అభివృద్ధి చెందుతుంది, అంటే దాని బలం కారణంగా.

ఎలక్ట్రోడ్లు మరియు పీడనం మధ్య దూరం యొక్క ఉత్పత్తిపై గ్యాస్లో బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ Upr యొక్క ఆధారపడటాన్ని Paschen కర్వ్ చూపిస్తుంది - p * h. ఉదాహరణకు, p * h = 0.7 పాస్కల్ * మీటర్ వద్ద గాలి కోసం, బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ సుమారు 330 వోల్ట్లు. ఈ విలువ యొక్క ఎడమ వైపున బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ పెరుగుదల గ్యాస్ అణువుతో ఎలక్ట్రాన్ ఢీకొనే సంభావ్యత తగ్గుతుంది.

ఎలక్ట్రాన్ అనుబంధం అనేది కొన్ని తటస్థ అణువులు మరియు వాయు పరమాణువులు అదనపు ఎలక్ట్రాన్‌లను తమతో కలుపుకొని ప్రతికూల అయాన్‌లుగా మారే సామర్థ్యం. అధిక ఎలక్ట్రాన్ అఫినిటీ పరమాణువులతో కూడిన వాయువులలో, ఎలెక్ట్రోనెగటివ్ వాయువులలో ఎలక్ట్రాన్‌లకు హిమపాతం ఏర్పడటానికి పెద్ద వేగవంతమైన శక్తి అవసరం.

సాధారణ పరిస్థితులలో, అంటే సాధారణ ఉష్ణోగ్రత మరియు పీడనం వద్ద, 1 సెం.మీ గ్యాప్‌లో గాలి యొక్క విద్యుద్వాహక బలం సుమారు 3000 V / mm అని తెలుసు, కానీ 0.3 MPa (సాధారణం కంటే 3 రెట్లు ఎక్కువ) ఒత్తిడిలో అదే గాలి యొక్క విద్యుద్వాహక బలం 10,000 V / mmకి దగ్గరగా ఉంటుంది. SF6 గ్యాస్, ఎలెక్ట్రోనెగేటివ్ వాయువు, సాధారణ పరిస్థితుల్లో విద్యుద్వాహక బలం సుమారు 8700 V/mm. మరియు 0.3 MPa ఒత్తిడితో, ఇది 20,000 V / mm చేరుకుంటుంది.

ద్రవ విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుద్వాహక బలం

ద్రవ విద్యుద్వాహకము కొరకు, వాటి విద్యుద్వాహక బలం నేరుగా వాటి రసాయన నిర్మాణానికి సంబంధించినది కాదు. మరియు ద్రవంలో క్షయం యొక్క యంత్రాంగాన్ని ప్రభావితం చేసే ప్రధాన విషయం ఏమిటంటే, వాయువుతో పోలిస్తే, దాని అణువుల అమరిక చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది. ప్రభావం అయనీకరణం, వాయువుల లక్షణం, ద్రవ విద్యుద్వాహకంలో అసాధ్యం.

ప్రభావ అయనీకరణ శక్తి సుమారుగా 5 eV, మరియు మేము ఈ శక్తిని ఎలెక్ట్రిక్ ఫీల్డ్ బలం, ఎలక్ట్రాన్ ఛార్జ్ మరియు 500 నానోమీటర్ల సగటు ఉచిత మార్గం యొక్క ఉత్పత్తిగా వ్యక్తీకరించినట్లయితే, ఆపై దాని నుండి విద్యుద్వాహక బలాన్ని గణిస్తే, మేము 10,000,000 V/mm పొందండి మరియు ద్రవాలకు నిజమైన విద్యుత్ బలం 20,000 నుండి 40,000 V / mm వరకు ఉంటుంది.

ద్రవాల విద్యుద్వాహక బలం వాస్తవానికి ఆ ద్రవాలలోని వాయువు పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. అలాగే, విద్యుద్వాహక బలం వోల్టేజ్ వర్తించే ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలాల పరిస్థితిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. చిన్న గ్యాస్ బుడగలు విచ్ఛిన్నం చేయడంతో ద్రవంలోకి విచ్ఛిన్నం ప్రారంభమవుతుంది.

వాయువు చాలా తక్కువ విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం కలిగి ఉంటుంది, కాబట్టి బబుల్‌లోని వోల్టేజ్ పరిసర ద్రవం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఈ సందర్భంలో, వాయువు యొక్క విద్యుద్వాహక బలం తక్కువగా ఉంటుంది. బబుల్ డిశ్చార్జెస్ బుడగ పెరుగుదలకు దారి తీస్తుంది మరియు బుడగల్లో పాక్షిక డిశ్చార్జెస్ ఫలితంగా ద్రవ విచ్ఛిన్నం ఏర్పడుతుంది.

లిక్విడ్ డైఎలెక్ట్రిక్స్‌లో బ్రేక్‌డౌన్ డెవలప్‌మెంట్ మెకానిజంలో మలినాలు ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి. ఉదాహరణకు, ట్రాన్స్ఫార్మర్ నూనెను పరిగణించండి. మసి మరియు నీరు వాహక మలినాలుగా విద్యుద్వాహక బలాన్ని తగ్గిస్తాయి ట్రాన్స్ఫార్మర్ నూనె.

నీరు సాధారణంగా నూనెతో మిళితం కానప్పటికీ, విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్యలో చమురులో దాని చిన్న బిందువులు ధ్రువణమవుతాయి, చుట్టుపక్కల చమురుతో పోలిస్తే పెరిగిన విద్యుత్ వాహకతతో సర్క్యూట్లను ఏర్పరుస్తాయి మరియు ఫలితంగా, సర్క్యూట్ వెంట చమురు విచ్ఛిన్నం జరుగుతుంది.

ప్రయోగశాల పరిస్థితులలో ద్రవాల విద్యుద్వాహక బలాన్ని నిర్ణయించడానికి, అర్ధగోళ ఎలక్ట్రోడ్లు ఉపయోగించబడతాయి, వాటి వ్యాసార్థం వాటి మధ్య దూరం కంటే చాలా రెట్లు ఎక్కువ. ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య అంతరంలో ఏకరీతి విద్యుత్ క్షేత్రం సృష్టించబడుతుంది. సాధారణ దూరం 2.5 మిమీ.

ట్రాన్స్ఫార్మర్ ఆయిల్ కోసం, బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ 50,000 వోల్ట్ల కంటే తక్కువ ఉండకూడదు మరియు దాని ఉత్తమ నమూనాలు 80,000 వోల్ట్ల బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ విలువలో విభిన్నంగా ఉంటాయి. అదే సమయంలో, ప్రభావం అయనీకరణ సిద్ధాంతంలో ఈ వోల్టేజ్ 2,000,000 - 3,000,000 వోల్ట్‌లుగా ఉండాలని గుర్తుంచుకోండి.

కాబట్టి, ద్రవ విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుద్వాహక బలాన్ని పెంచడానికి, ఇది అవసరం:

• బొగ్గు, మసి మొదలైన ఘన వాహక కణాల నుండి ద్రవాన్ని శుభ్రం చేయండి;

• విద్యుద్వాహక ద్రవం నుండి నీటిని తొలగించండి;

• ద్రవాన్ని క్రిమిసంహారక (తరలించు);

• ద్రవ ఒత్తిడిని పెంచండి.

ఘన విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుద్వాహక బలం

సాలిడ్ డైలెక్ట్రిక్స్ యొక్క విద్యుద్వాహక బలం బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ వర్తించే సమయానికి సంబంధించినది. మరియు విద్యుద్వాహకానికి వోల్టేజ్ వర్తించే సమయాన్ని బట్టి మరియు ఆ సమయంలో సంభవించే భౌతిక ప్రక్రియలపై ఆధారపడి, అవి వేరు చేస్తాయి:

• వోల్టేజ్ వర్తించిన తర్వాత సెకన్ల భిన్నాలలో సంభవించే విద్యుత్ వైఫల్యం;

• సెకన్లు లేదా గంటలలో సంభవించే థర్మల్ పతనం;

• పాక్షిక డిశ్చార్జెస్ కారణంగా విచ్ఛిన్నం, ఎక్స్పోజర్ సమయం ఒక సంవత్సరం కంటే ఎక్కువ ఉండవచ్చు.

ఘన విద్యుద్వాహకము యొక్క విచ్ఛిన్నం యొక్క విధానం, ఒక పదార్ధం యొక్క ప్లాస్మాగా మార్చడంతో పాటు, అనువర్తిత వోల్టేజ్ చర్యలో ఒక పదార్ధంలోని రసాయన బంధాలను నాశనం చేయడంలో ఉంటుంది. అంటే, ఘన విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుత్ బలం మరియు దాని రసాయన బంధాల శక్తి మధ్య అనుపాతత గురించి మనం మాట్లాడవచ్చు.

ఘన విద్యుద్వాహకములు తరచుగా ద్రవాలు మరియు వాయువుల విద్యుద్వాహక శక్తిని మించిపోతాయి, ఉదాహరణకు, ఇన్సులేటింగ్ గ్లాస్ సుమారు 70,000 V/mm, పాలీ వినైల్ క్లోరైడ్ - 40,000 V/mm మరియు పాలిథిలిన్ - 30,000 V/mm.

థర్మల్ బ్రేక్‌డౌన్‌కు కారణం విద్యుద్వాహకాన్ని వేడి చేయడంలో ఉంటుంది విద్యుద్వాహక నష్టంవిద్యుత్తు నష్టం శక్తి విద్యుద్వాహకము ద్వారా తొలగించబడిన శక్తిని మించి ఉన్నప్పుడు.

ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, క్యారియర్‌ల సంఖ్య పెరుగుతుంది, వాహకత పెరుగుతుంది, నష్ట కోణం పెరుగుతుంది మరియు అందువల్ల ఉష్ణోగ్రత మరింత పెరుగుతుంది మరియు విద్యుద్వాహక బలం తగ్గుతుంది. తత్ఫలితంగా, విద్యుద్వాహకము యొక్క తాపనము వలన, ఫలితంగా వైఫల్యం వేడి లేకుండా కంటే తక్కువ వోల్టేజ్ వద్ద సంభవిస్తుంది, అనగా, వైఫల్యం పూర్తిగా విద్యుత్ అయితే.