विद्युत बिघाड

डायलेक्ट्रिकच्या विघटनाच्या प्रक्रियेला, जी इलेक्ट्रॉन्सच्या प्रभावाच्या आयनीकरणादरम्यान आंतर-परमाणू, आंतर-आण्विक किंवा आंतर-आणवीय बंध तुटल्यामुळे उद्भवते, त्याला इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउन म्हणतात. विद्युत बिघाडाचा कालावधी काही नॅनोसेकंदांपासून दहापट मायक्रोसेकंदांपर्यंत बदलतो.

त्याच्या घटनेच्या परिस्थितीनुसार, विद्युत नुकसान हानिकारक किंवा फायदेशीर असू शकते. उपयुक्त विद्युत बिघाडाचे उदाहरण म्हणजे अंतर्गत ज्वलन इंजिन सिलेंडरच्या कार्यरत क्षेत्रामध्ये स्पार्क प्लगचे डिस्चार्ज. पॉवर लाइनवरील इन्सुलेटरचे अपयश हे हानिकारक अपयशाचे उदाहरण आहे.

इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउनच्या क्षणी, जेव्हा क्रिटिकल (ब्रेकडाउन व्होल्टेजच्या वर) वरचा व्होल्टेज लागू केला जातो, तेव्हा घन, द्रव किंवा वायू डायलेक्ट्रिक (किंवा सेमीकंडक्टर) मध्ये विद्युत् प्रवाह झपाट्याने वाढतो. ही घटना थोड्या काळासाठी (नॅनोसेकंद) टिकू शकते किंवा बर्याच काळासाठी स्थापित केली जाऊ शकते, ज्याप्रमाणे कंस सुरू होतो आणि गॅसमध्ये जळत राहते.

या किंवा त्या डायलेक्ट्रिकची इलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन स्ट्रेंथ Epr (डायलेक्ट्रिक स्ट्रेंथ) डायलेक्ट्रिकच्या अंतर्गत संरचनेवर अवलंबून असते आणि ते तापमान, नमुन्याच्या आकारापेक्षा किंवा लागू व्होल्टेजच्या वारंवारतेपासून जवळजवळ स्वतंत्र असते. तर, हवेसाठी, सामान्य परिस्थितीत डायलेक्ट्रिक सामर्थ्य सुमारे 30 केव्ही / मिमी असते, घन डायलेक्ट्रिकसाठी हे पॅरामीटर 100 ते 1000 केव्ही / मिमी पर्यंत असते, तर द्रवसाठी ते फक्त 100 केव्ही / मिमी असते.

स्ट्रक्चरल घटक (रेणू, आयन, मॅक्रोमोलेक्यूल्स इ.) जितके घन असतील तितके कमी मानल्या जाणार्‍या डायलेक्ट्रिकची विघटन शक्ती कमी होते, कारण इलेक्ट्रॉनचा मध्यम मुक्त मार्ग मोठा होतो, म्हणजेच इलेक्ट्रॉनला आयनीकरण करण्यासाठी पुरेशी ऊर्जा मिळते. लागू केलेल्या इलेक्ट्रिक फील्डच्या कमी तीव्रतेसह अणू किंवा रेणू.

डायलेक्ट्रिकमध्ये तयार झालेल्या इलेक्ट्रिक फील्डची एकरूपता, घन डायलेक्ट्रिकच्या अंतर्गत संरचनेच्या असमानतेशी संबंधित, जोरदारपणे प्रभावित करते अशा डायलेक्ट्रिकची डायलेक्ट्रिक ताकद… जर एक डायलेक्ट्रिक ज्याची रचना एकसमान नसलेली आहे ती समान शक्तीच्या विद्युत क्षेत्रामध्ये आणली गेली, तर डायलेक्ट्रिकमधील विद्युत क्षेत्र एकसंध असेल.

मायक्रोक्रॅक, छिद्र, बाह्य समावेश ज्यांचे ब्रेकडाउन स्ट्रेंथ व्हॅल्यू डायलेक्ट्रिकपेक्षा लहान असते ते डायलेक्ट्रिकच्या आत इलेक्ट्रिक फील्ड ताकद पॅटर्नमध्ये एकसमानता निर्माण करतात, म्हणजे डायलेक्ट्रिकच्या आत असलेल्या स्थानिक भागांमध्ये जास्त ताकद असते. आणि ब्रेकडाउन पेक्षा कमी व्होल्टेजवर होऊ शकते. पूर्णपणे एकसंध डायलेक्ट्रिककडून अपेक्षित आहे.

सच्छिद्र डायलेक्ट्रिक्सचे प्रतिनिधी, जसे की पुठ्ठा, कागद किंवा वार्निश केलेले कापड, ब्रेकडाउन व्होल्टेजच्या विशेषतः कमी निर्देशकांद्वारे ओळखले जातात, कारण त्यांच्या व्हॉल्यूममध्ये तयार झालेले विद्युत क्षेत्र तीव्रपणे एकसंध असते, याचा अर्थ स्थानिक भागात तीव्रता अधिक असेल - उच्च आणि ब्रेकडाउन कमी व्होल्टेजवर होईल. एक प्रकारे किंवा दुसर्‍या प्रकारे, घन कणांमध्ये, इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउन तीन यंत्रणेद्वारे पुढे जाऊ शकते, ज्याची आपण खाली चर्चा करू.

सॉलिडच्या इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउनची पहिली यंत्रणा समान अंतर्गत बिघाड आहे, जी मध्यम मुक्त उर्जा मार्गावर चार्ज कॅरियरच्या संपादनाशी संबंधित आहे, गॅस रेणू किंवा क्रिस्टल जाळीचे आयनीकरण करण्यासाठी पुरेसे आहे, ज्यामुळे चार्ज वाहकांची एकाग्रता वाढते. येथे शुल्काचे विनामूल्य वाहक हिमस्खलन म्हणून तयार होतात, म्हणून वर्तमान वाढते.

या यंत्रणेनुसार डायलेक्ट्रिकमध्ये होणारे ब्रेकडाउन मोठ्या प्रमाणात किंवा पृष्ठभाग असू शकते. अर्धसंवाहकांसाठी, पृष्ठभागाचे विघटन तथाकथित फिलामेंटरी प्रभावाशी संबंधित असू शकते.

जेव्हा सेमीकंडक्टर किंवा डायलेक्ट्रिकची क्रिस्टल जाळी गरम केली जाते, तेव्हा इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउनची दुसरी यंत्रणा, थर्मल ब्रेकडाउन होऊ शकते. जसजसे तापमान वाढते तसतसे फ्री चार्ज वाहकांना जाळीच्या अणूंचे आयनीकरण करणे सोपे होते; त्यामुळे ब्रेकडाउन व्होल्टेज कमी होते. आणि डायलेक्ट्रिकवरील पर्यायी इलेक्ट्रिक फील्डच्या क्रियेतून किंवा बाहेरून उष्णतेच्या हस्तांतरणामुळे गरम होते की नाही हे इतके महत्त्वाचे नाही.

सॉलिडच्या इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउनची तिसरी यंत्रणा म्हणजे डिस्चार्ज ब्रेकडाउन, जे छिद्रयुक्त सामग्रीमध्ये शोषलेल्या वायूंच्या आयनीकरणामुळे होते. अशा सामग्रीचे उदाहरण म्हणजे अभ्रक. पदार्थाच्या छिद्रांमध्ये अडकलेले वायू सर्व प्रथम आयनीकृत असतात, गॅस गळती होते, ज्यामुळे मूळ पदार्थाच्या छिद्रांच्या पृष्ठभागाचा नाश होतो.