Ultima edición el 30 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Los materiales dieléctricos son básicamente aislantes eléctricos básicos y puros . Aplicando un campo eléctrico sensible, los gases dieléctricos se pueden polarizar. El vacío, los sólidos, los líquidos y los gases pueden ser un material dieléctrico. Un gas dieléctrico también se denomina gas aislante. Es un material dieléctrico en estado gaseoso que puede evitar descargas eléctricas. El aire seco, el hexafluoruro de azufre (SF 6 ), etc., son ejemplos de materiales dieléctricos gaseosos.
Los dieléctricos gaseosos no están prácticamente libres de partículas cargadas eléctricamente. Cuando un campo eléctrico periféricose aplica a un gas, se forman los electrones libres. Estos electrones libres se aceleran de cátodo a ánodo por la presión eléctrica que les aplica una fuerza.
Cuando estos electrones alcanzan la energía adecuada para golpear los electrones de los átomos o moléculas de gas y después de eso, los electrones no son involucrados por las moléculas, y entonces la concentración de electrones comenzará a acumularse exponencialmente. Como resultado, se produce una avería. Algunos gases como el SF 6 están fuertemente unidos (los electrones están fuertemente unidos a la molécula), algunos están débilmente unidos, por ejemplo, al oxígeno y algunos no están unidos en absoluto, por ejemplo, al N 2 . Ejemplos de gases dieléctricos son amoníaco, aire, dióxido de carbono, hexafluoruro de azufre (SF 6 ) , monóxido de carbono, nitrógeno, hidrógeno, etc. El contenido de humedad en los gases dieléctricos puede alterar las propiedades para ser un buen dieléctrico.
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Desglose de gases
En realidad, es la caída de la resistencia de los gases aislantes. Esto sucederá cuando el voltaje aplicado aumente que el voltaje de ruptura (rigidez dieléctrica). Como resultado de esto, el gas comenzará a conducir. Es decir, habrá un fuerte aumento de voltaje en un área pequeña del gas. Esta área de fuerte aumento de voltaje es la razón de la ionización parcial del gas cercano y comienza la conducción. Esto se hace intencionalmente en descargas de baja presión (en un precipitador electrostático o en luces fluorescentes ).
La ley de Paschen se aproxima al voltaje que causa una falla eléctrica (V = f (pd)). En realidad, es una ecuación que explica el voltaje de ruptura como función del producto de la presión y la longitud del espacio. En el sentido de que se obtiene una curva, esto se llama curva de Paschen. La curva de Paschen para aire y argón se representa en la figura 1.
Aquí, a medida que disminuye la presión, el voltaje de ruptura también se reduce y luego aumenta gradualmente, lo que excede el valor original. A presión estándar, el voltaje de ruptura se reduce con la longitud del espacio hasta un punto.
Cuando la longitud del espacio se reduce más allá de ese punto, entonces el voltaje de ruptura comienza a aumentar y excede su valor original. En condiciones de alta presión y mayor longitud de separación, el voltaje de ruptura es más o menos proporcional al producto de los dos. Esto es aproximadamente proporcional debido a los efectos de los electrodos (la irregularidad microscópica de los electrodos puede causar roturas). El voltaje de ruptura de los gases dieléctricos también es aproximadamente proporcional a la densidad.
Mecanismo de avería
El mecanismo de ruptura dependerá directamente de la naturaleza de los gases dieléctricos y de la polaridad del electrodo en el que comienza la ruptura. Si la ruptura comienza en el cátodo, el suministro de electrones de iniciación lo realiza el propio electrodo. Luego, los electrones se aceleran, se produce la formación de numerosos electrones y se produce una ruptura. Si la ruptura comienza en el ánodo, entonces el suministro de electrones iniciáticos proviene del propio gas. Por ejemplo, aire y gas SF 6 . Una pequeña punta afilada en un gas también puede ser la razón de la ruptura del espacio de gas. Esto sucede como resultado de los procesos de avería paso a paso. Formación de corona (es decir, descarga de corona) puede estar relacionado con esto. En realidad, es una liberación de energía breve (descarga) y da como resultado canales de gas débilmente ionizados. Cuando el campo es demasiado alto, se conducirá uno de estos canales.
Propiedades de los gases dieléctricos
Las propiedades preferidas de un excelente material dieléctrico gaseoso son las siguientes
- Máxima rigidez dieléctrica.
- Transferencia de calor fina.
- Incombustible.
- Ociosidad química frente al material de construcción utilizado.
- Inertidad.
- Ambientalmente no venenoso.
- Pequeña temperatura de condensación.
- Alta constancia térmica.
- Adquirible a bajo costo
Aplicación de gases dieléctricos
Se utiliza en transformadores , guías de ondas de radar, disyuntores , conmutadores , conmutación de alto voltaje , refrigerantes. Por lo general, se utilizan en aplicaciones de alto voltaje.
