Nazorat savollari
1.
Razryadlanish vaqti va razryadning shakllanish vaqtini ta’riflang.
78
2.
Izolyatsiyaning volt-sekund xarakteristikasi nima? U qanday
aniqlanadi?
3.
Izolyatsiyaning volt-sekund xarakteristikasining ko’rinishi nimalarga
bog’liq?
4.
Zaif va keskin bir jinsli bo’magan elektr maydonlarida izolyatsiyaning
volt-sekund xarakteristikalarini ko’rinishi bir-biridan nima bilan farq qiladi?
Buning sababini tushuntiring.
5.
Uchqun oraliqli sharli razryadlagichlarni o’lchov qurilmasi qilib
tanlab olinishiga sabab nimalardan iborat?
2.4. Bir jinsli va bir jinsli bo’magan elektr maydonlarda dielektriklar sirtida
gazlarda razryadlanish. Sirpanuvchan razryad
Har qanday izolyatsiyalovchi konstruktsiyada qattiq dilektrik gazli, aynan
atmosfera havosi bilan chegaralanadi. Elektr qurilmalarining tok o’tkazuvchi
qismlarini bir-biridan ajratuvchi qattiq dielektrik chegaralangan o’lchamli bo’lib,
izolyatsiyalovchi muhitda joylashadi (atmosfera havosi yoki transformator moyi).
Tok o’tkazuvchi qismlarning potentsiallari ayirmasi ta’sirida izolyatsiyalovchi
muhitda elektr maydoni hosil bo’ladi. Bu elektr maydonining kuchlanganligi
vektorini, maydonning har bir nuqtasida shartli ravishda dielektrik sirtiga nisbatan
normal va tangentsial tashkil etuvchilarga ajratish mumkin. Ulardan normal tashkil
etuvchisi izolyatsiyalovchi muhitlar ajralgan sirtga nisbatan perpendikulyar bo’lsa,
ikkinchisi esa urinma ko’rinishida yo’nalgan bo’ladi.
Har qanday izolyatsiya konstruktsiyasida qattiq dielektrik gazli yoki moyli
izolyatsiya bilan chegaralangan bo’lib, bu chegarada razryad qattiq dielektrk sirti
bo’yicha yoki qattiq dielektrkka yopishgan atmosfera xavosi va gazli qatlam
bo’ylab rivojlanishi mumkin.
Agar ikkala izolyatsiyalovchi muhitni ajratuvchi chegara elektr maydon
kuch chiziqlariga nisbatan normal joylashmagan bo’lsa elektr maydon
kuchlanganligi vektori bir izolyatsiyalovchi muhitdan ikkinchisiga o’tayotganda
79
sinadi. Buni tushish burchagi
1
ning sinish burchagi
2
ga nisbati muhitlarning
nisbiy dielektrik singdiruvchanliklarining nisbatlari ko’rinishida ifodalash
mumkin. Bu holda muhitlar elektr maydon kuchlanganlik vektorlarining
tangentsial tashkil etuvchilari (E
1t
= E
2t
) va bunga mos holda normal tashkil
etuvchilari ham o’zaro bir-biriga teng bo’ladi:
2
1
2
1
1
2
tg
tg
n
E
n
E
.
(2.24)
Elektr maydonning normal tashkil etuvchisi qattiq dielektrikning teshilishini
sababchisi bo’lsa, uning tangentsial tashkil etuvchisi esa, dielektrikning
qoplanishiga sababchi bo’ladi. SHuni ta’kidlash zarurki, qoplanish izolyatsiyaning
emirilishiga emas, balki qisqa muddatga izolyatsiyalovchi xususiyatini
yo’qotishiga olib keladi.
Tekis taqsimlanmagan maydonda izolyatsiyaning qoplanishi uchun elektr
maydonining o’rtacha kuchlanganligini 0,1 – 0,2 kV/mm ga tengligi etarli bo’lsa,
tekis taqsimlangan maydon uchun 0,6 – 0,8 kV/mm maydon kuchlanganligi talab
etiladi. Agar qoplanish sirt bo’ylab rivojlanayotgan bo’lsa, u holda elektr
maydonning qoplanish kuchlanishi quyidagi formuladan topiladi:
l
E
dl
E
U
qop
l
l
qop
0
.
(2.25)
Tajriba shuni ko’rsatadiki, elektrodlar oralig’iga qattiq dielektrik kiritilishi
elektr maydon shaklidan qat’iy nazar havo oralig’ining elektr mustahkamligini
pasaytiradi. Bu holda elektr razryadi elektrodlar oraligidagi maydonda, emas balki
qattiq dielektrik sirti bo’ylab rivojlanadi.
Elektr maydon shakliga bog’liq ravishda razryadlanishning rivojlanishiga
ko’p faktorlar ta’sir ko’rsatadi, shulardan, ayniqsa, ahamiyatlisi qattiq dielektrik
sirtining holati va uning namlanganligi hisoblanadi.
Dielektrikning atmosfera havosi bilan izolyatsiyalangan elektrodlar
oralig’iga kiritilishi uning razryadlanish kuchlanishini sezilarli darajada o’zgartirib
yuboradi.
Bunda
razryadlanish
kuchlanishiga
dielektrikning
materiali,
80
razryadlanish rivojlanayotgan sirtining holatiga va elektrodlar orasidagi
maydonning shakliga sezilarli darajada ta’sir etadi.
Dielektrik
elektrotexnik
qurilmalar
barcha
izolyatsiyalovchi
konstruktsiyalarda elektrodlar orasidagi maydonda uchta xarakterli ko’rinishda
joylashishi mumkin.
1.
Bir jinsli maydonda dielektrikning sirti maydon kuch chiziqlarining
yo’nalishiga parallel joylashtirilgan va maydonni deyarli bir jinsli deb qabul
qilishimiz mumkin. Bu real izolyatsiya konstruktsiyasida kam uchraydi va
ko’pincha dielektrklar sirti bo’ylab rivojlanayotgan razryadlanishni o’rganish
uchun laboratoriyalarda qo’llaniladi (2.10, a- rasm).
Bu holda elektrodlar oralig’iga qattiq dielektrikning kiritilishi maydon
shaklining buzilishiga va dielektriklar sirtida yig’ilayotgan zaryadlarning maydon
shaklini sezilarli darajada buzilishiga va razryadlanish kuchlanishining
pasayishiga olib keladi. Elektrodlar oralig’i razryadlanish kuchlanishining ancha
sezilarli darajada pasayishi elektrod bilan dielektrik orasida ma’lum qatlam
mavjudligi
hisoblanadi.
qattiq
dielektrik
bilan
gazning
dielektrik
singdiruvchanliklarining farqidan elektr maydon kuchlanganligining mahalliy
o’sishi tufayli ionlanish jarayonining avvalo bu qatlamda, keyinchalik esa butun
izolyatsiyalovchi oraliqda rivojlanishiga olib keladi. Gazli qatlamda zaryadning
qattiq dielektrik sirtidan elektrodga oqishi kuchsiz uchqunlanishga keyinchalik esa
butun oraliqning teshilishiga olib keladi ( 2.25).
Izolyatsiya konstruktsiyasida oraliqning elektrik mustaxkamligini dielektrik
kiritilganida
kamayishining
sababi
dielekrik
bilan
elektrod
orasidagi
mikrooraliqda va dielektrik sirtida namlikning yig’ilishi hisoblanadi. Barcha
jismlarning sirti nam havoda yupqa qatlamli suv bilan qoplangan. Bu yupqa
qatlamda hosil bo’ladigan ionlar elektr maydon ta’sirida elektrodlar tomon siljiydi.
Natijada, bu maydon yoki dielektrik sirtidagi mikroyoriq dielektrik va suv
qatlamining
dielektrik
singdiruvchanligining
farqidan
elektr
maydon
kuchlanganligining ko’payishiga olib keladi. Mikroyoriqlarda elektr maydon
81
kuchlanganligining ortishi unda ionlanish jarayonining boshlanishiga olib keladi.
Natijada ionlar va elektronlarning asosiy oraliqqa tushishi mahalliy maydonning
kuchayishiga va qoplanish kuchlanishining pasayishiga olib keladi.
a)
b)
v)
2.10- rasm. Dielektrikning elektrodlar oralig’idagi elektr maydonda joylashishi: a) dielektrik sirti
maydon kuch chiziqlariga parallelь joylashgan; b) dielektrik sirtining barcha nuqtalarida maydon
kuchlanganligining tangenentsial tashkil etuvchisi uning normal tashkil etuvchisidan katta; v)
dielektrik sirtining barcha nuqtalarida maydon kuchlanganligining normal tashkil etuvchisi uning
tangenentsial tashkil etuvchisidan katta.
Razryadlanish kuchlanishiga dielektriklar sirtida adsorbirlangan namlik
sezilarli ta’sir ko’rsatadi. CHunki adsorbirlangan namlik hosil qilayogan kuchsiz
o’tkazuvchanlik dielektrik sirtida zaryadning qayta taqsimlanishiga va elektr
maydonning buzilishiga olib keladi. Masalan, bakalizlangan qog’ozdan yasalgan
dielektriklarda adsorbirlangan namlikning yuqoriligidan razryadlanish kuchlanishi
anchagina pasayadi.
a)
b)
v)
82
Elektrodlar oralig’ining razryadlanish kuchlanishini oshirish uchun kam
gigroskopik bo’lgan dielektriklar yoki elektrodni suv bug’lari bilan kontaktga
kirmasligini ta’minlash uchun kam gigroskopik material bilan qoplash va
dielektrik bilan elektrod orasidagi mikroyoriqni tsement yoki elastik material bilan
maxkamlash va jips joylashtirish lozim.
2. Dielektrik keskin bir jinsli bo’magan elektr maydonda shunday
joylashtirilganki, uning sirtini ko’p nuqtalarida maydon kuchlanganligi asosan
tangentsial tashkil etuvchidan iborat (2.10,b- rasm). Bunga elektr qurilmalarining
tayanch izolyatorlari misol bo’ladi. Bu xolda ham elektrodlar oralig’ining elektr
mustahkamligi toza havo bilan muhitida nisbatan past bo’ladi. Bu esa o’z
navbatida razryadlanish kuchlanishining pasayishiga olib keladi.. Elektrodlarning
bunday joylashishida ham mikroyoriqlarning va adsorblangan namlikning ta’sir
yuqorida ko’rilgandagidek bo’ladi. Bu izolyatsion konstruktsiyada elektr maydoni
kuchlanganligining etarlicha katta qiymatida bu oraliqda toza havodagi kabi
tojlanish razryadi rivojlanishi mumkin va azot oksidi hamda paydo bo’lgan azot
kislotasi qattiq dielektrikka ta’sir ko’rsatadi. Bir xil bo’lganda razryadlanish
kuchlanishi birinchi holatdagidan ancha past bo’ladi. Bu jarayonda dielektrikning
xo’llangan sirti busiz xam keskin bir jinsli bo’magan maydoning bir jinsli
bo’maganlik darajasiga sezilarli ta’sir ko’rsatmaydi. SHuning uchun
dielektrikning gigroskoplik xususiyati maydonning razryadlanish kuchlanishiga
uncha ta’sir ko’rsatmaydi. Umuman, bir jinsli bo’magan maydon tayanch va har
xil ko’rinishdagi shitrli izolyatorli izolyatsiya konstruktsiyalarida va yuqori
kuchlanish elektr qurilmalarining izolyatsiyalovchi korpuslarida uchraydi. SHuni
ta’kidlash lozimki, tojlanish razryadi polimer izolyatsiyalarga juda katta havf
tug’diradi (ayniqsa, razryadlanish strimer shaklida rivojlansa). Strimer kanalida
harorat etarlicha yuqori va uning dielektrik sirtiga tegishi uning termik
emirilishiga va dielektrik sirtida kuygan izning paydo bo’lishiga olib kelishi
mumkin. Bu izning (trekning) uzunligi vaqt o’tishi bilan asta-sekin kattalashadi va
83
oqibat natijada dielektrikning qoplanishiga, dielektrikning vaqtinchalik
dielektriklik xususiyatini yo’qotishga olib keladi.
3. Dielektrik keskin bir jinsli bo’magan elektr maydonida joylashtirilgan
bo’lib, uning sirtini barcha nuqtalarida maydonning normal tashkil etuvchisi
uning tangentsial tashkil etuvchisidan katta (2.10,v- rasm).
Elektr
maydoni
kuchlanganligining
normal
tashkil
etuvchisining
tangenentsial tashkil etuvchisidan ancha kattaligi strimerni dielekrik sirtiga yanada
yaqinlashishiga va dielektrikning shikastlanish ehtimolining yanada oshishiga olib
keladi. Bu konstruktsiyaning elektrik mustahkamligi oldingi konstruktsiyaga
nisbatan yanada past bo’ladi. Dielektrik sirti bo’ylab rivojlanayotgan strimer
kanalining sig’imi tangentsial tashkil etuvchi katta bo’lgandagi strimer kanalining
dielektikka nisbatan sig’imidan ancha katta. SHu sababli, strimer kanali bo’ylab
katta tok oqib o’tadi. Elektrodlarga qo’yilgan kuchlanishning ma’lum bir
qiymatida strimer kanalining harorati termik ionlanish uchun etarli bo’ladi. Elektr
maydonining normal tashkil etuvchisi katta bo’lgan dielektrik sirti bo’ylab
rivojlanayotgan termik ionlashtirish razryadining bu ko’rinishiga sirpanuvchan
razryad deyiladi.
Razryadlanish kuchlanishining havo namligiga bog’liqligi katta ahamiyatga
ega. Namlikning 100% qiymatida dilektrikning sirti butunlay xo’llanganligi
sababli undagi razryalanish deyarli turg’un bo’ladi. Dielektrik materialining
gigroskopikligi tufayli unda adsorbirlangan namlikdan uning qarshiligi etarlicha
katta bo’ladi. Ionlar harakati juda sekinligidan oldin elektrodlar yakinidagi
zaryadlar elektrodga ketib ularning oldida ishoralari elektrod ishorasiga mos
bo’lgan ionlar yig’ilib qoladi (2.11- rasm).
84
2.11-rasm. Namunalar sirti bo’ylab razryadlanish kuchlanishining elektrodlar orasidagi masofoga
bog’liqligi. Oraliqning konstruktsiyasi (2.10- rasm): 1 – toza havo oralig’i; 2 – elektrtexnik
chinni; 3 – shisha; 4- shisha va chini dielektriklarning elektrodlarga jips joylashmagan holatida.
Elektrodlar yaqinida ortiqcha ionlarning paydo bo’lishi elektr maydon
shaklining buzilishiga olib keladi. Elektrodlar yaqinida ortiqcha ionlarning paydo
bo’lishi maydonning bir jinsliligini buzilishiga va razryadlanish kuchlanishning
kamayishiga olib keladi. Agar kuchlanishning elektrodlar sirtida taqsimlanishini
qarasak, ularning notekisligini ko’ramiz. Elektrodlar sirtida razryadning
rivojlanishi va razryad kuchlanishi uning namligiga, ya’ni materialning
gigroskopligiga bog’lik.
Ko’pgina izolyatsiya konstruktsiyalarida dielektriklar sirtidagi gazli
razryadlanish ko’pincha keskin bir jinsli bo’magan maydonda kechadi. Izolyator
sirtida maydonning joylashishi va uning sirti buylab strimerning rivojlanishi 2.10-
rasmda keltirilgan. Bu sirt bo’ylab elektr maydoning taqsimlanishi elektrod bilan
dielektrk orasidagi sirtiy solishtirma sig’im qancha katta bo’lsa, maydonning
taqsimlanishi ham shuncha notekis bo’ladi. Bunga mos holda elektr maydon
kuchlanganligining bo’ylama tashkil etuvchisi ham o’sib boradi va natijada
izolyator sirtida razryadlanishning paydo bo’lishi ham shunchalik engillashadi.
| 