कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स भौतिक पदार्थ होते हैं जिनमें विद्युत चालकता की विभिन्न डिग्री होती है और विद्युत क्षेत्र की क्रिया के लिए अलग-अलग प्रतिक्रिया होती है। इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के सभी क्षेत्रों में सामग्रियों के विपरीत गुणों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
विषय
कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स क्या हैं
कंडक्टर - मुक्त विद्युत आवेश वाले पदार्थ बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में प्रत्यक्ष रूप से चलने में सक्षम होते हैं। ये विशेषताएं हैं:
- धातु और उनके पिघलने;
- प्राकृतिक कार्बन (कोयला, ग्रेफाइट);
- इलेक्ट्रोलाइट्स - लवण, अम्ल और क्षार के घोल;
- आयनित गैस (प्लाज्मा).
सामग्री की मुख्य संपत्ति: मुक्त प्रभार - ठोस कंडक्टरों में इलेक्ट्रॉन और समाधान में आयन और पिघलते हैं, कंडक्टर के पूरे आयतन में घूमते हुए, विद्युत प्रवाह का संचालन करते हैं।कंडक्टर पर लागू विद्युत वोल्टेज के प्रभाव में, एक चालन धारा बनाई जाती है। प्रतिरोधकता और विद्युत चालकता सामग्री के मुख्य संकेतक हैं।
ढांकता हुआ पदार्थों के गुण कंडक्टरों के विपरीत होते हैं बिजली. डाइलेक्ट्रिक्स (रोधक) - तटस्थ परमाणुओं और अणुओं से मिलकर बनता है। उनके पास विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में आवेशित कणों को स्थानांतरित करने की क्षमता नहीं होती है। एक विद्युत क्षेत्र में डाइलेक्ट्रिक्स सतह पर असम्पीडित शुल्क जमा करते हैं। वे इन्सुलेटर के अंदर निर्देशित एक विद्युत क्षेत्र बनाते हैं, ढांकता हुआ ध्रुवीकृत होता है।
ध्रुवीकरण के परिणामस्वरूप, ढांकता हुआ की सतह पर आवेश विद्युत क्षेत्र को कम करने की प्रवृत्ति रखते हैं। विद्युत इन्सुलेट सामग्री की इस संपत्ति को ढांकता हुआ का ढांकता हुआ स्थिरांक कहा जाता है।
सामग्री के लक्षण और भौतिक गुण
कंडक्टरों के पैरामीटर उनके आवेदन के दायरे को निर्धारित करते हैं। मुख्य शारीरिक विशेषताएं:
- विद्युत प्रतिरोधकता - विद्युत प्रवाह के पारित होने को रोकने के लिए किसी पदार्थ की क्षमता की विशेषता है;
- प्रतिरोध का तापमान गुणांक - एक मान जो तापमान के आधार पर संकेतक में परिवर्तन को दर्शाता है;
- तापीय चालकता - सामग्री की एक परत के माध्यम से प्रति इकाई समय गुजरने वाली गर्मी की मात्रा;
- संपर्क संभावित अंतर - तब होता है जब दो असमान धातुएं संपर्क में आती हैं, इसका उपयोग किया जाता है थर्मोकपल्स तापमान माप के लिए;
- तन्य शक्ति और तन्यता बढ़ाव - धातु के प्रकार पर निर्भर करता है।
जब महत्वपूर्ण तापमान पर ठंडा किया जाता है, तो कंडक्टर की प्रतिरोधकता शून्य हो जाती है। इस घटना को अतिचालकता कहा जाता है।
कंडक्टर की विशेषता गुण:
- विद्युत - प्रतिरोध और विद्युत चालकता;
- रासायनिक - पर्यावरण के साथ बातचीत, विरोधी जंग, वेल्डिंग या टांका लगाने की क्षमता;
- भौतिक - घनत्व, गलनांक।
डाइलेक्ट्रिक्स की एक विशेषता विद्युत प्रवाह के प्रभावों का विरोध करना है। विद्युत इन्सुलेट सामग्री के भौतिक गुण:
- ढांकता हुआ स्थिरांक - विद्युत क्षेत्र में इन्सुलेटर के ध्रुवीकरण की क्षमता;
- विशिष्ट मात्रा प्रतिरोध;
- विद्युत शक्ति;
- ढांकता हुआ नुकसान स्पर्शरेखा।
इन्सुलेट सामग्री को निम्नलिखित मापदंडों की विशेषता है:
- विद्युत - ब्रेकडाउन वोल्टेज का परिमाण, विद्युत शक्ति;
- शारीरिक - गर्मी प्रतिरोध;
- रासायनिक - आक्रामक एजेंटों में घुलनशीलता, नमी प्रतिरोध।
ढांकता हुआ सामग्री के प्रकार और वर्गीकरण
इंसुलेटर को कई मानदंडों के अनुसार समूहों में बांटा गया है।
किसी पदार्थ के एकत्रीकरण की स्थिति के अनुसार वर्गीकरण:
- ठोस - कांच, चीनी मिट्टी की चीज़ें, अभ्रक;
- तरल - वनस्पति और सिंथेटिक तेल, पैराफिन, तरलीकृत गैस, सिंथेटिक डाइलेक्ट्रिक्स (सिलिकॉन और ऑर्गनोफ्लोरीन यौगिक फ़्रीऑन, फ़्रीऑन);
- गैसीय - वायु, नाइट्रोजन, हाइड्रोजन।
डाइलेक्ट्रिक्स कार्बनिक या सिंथेटिक प्रकृति के प्राकृतिक या कृत्रिम मूल के हो सकते हैं।
कार्बनिक प्राकृतिक इन्सुलेट सामग्री में वनस्पति तेल, सेलूलोज़ और रबर शामिल हैं। उन्हें कम तापीय और नमी प्रतिरोध, तेजी से उम्र बढ़ने की विशेषता है। सिंथेटिक कार्बनिक पदार्थ विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक हैं।
प्राकृतिक मूल के अकार्बनिक डाइलेक्ट्रिक्स में शामिल हैं: अभ्रक, अभ्रक, मस्कोवाइट, फ्लोगोपाइट। पदार्थ रासायनिक हमले के प्रतिरोधी हैं, उच्च तापमान का सामना करते हैं।कृत्रिम अकार्बनिक ढांकता हुआ सामग्री - कांच, चीनी मिट्टी के बरतन, चीनी मिट्टी की चीज़ें।
डाइलेक्ट्रिक्स बिजली का संचालन क्यों नहीं करते हैं?
कम चालकता ढांकता हुआ अणुओं की संरचना के कारण है। पदार्थ के कण आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं, वे परमाणु को छोड़कर सामग्री के पूरे आयतन में गति नहीं कर सकते हैं। एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, परमाणु के कण थोड़ा ढीला करने में सक्षम होते हैं - ध्रुवीकरण करने के लिए।
ध्रुवीकरण के तंत्र के आधार पर, ढांकता हुआ सामग्री में विभाजित हैं:
- गैर-ध्रुवीय - इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण (अक्रिय गैसों, हाइड्रोजन, पॉलीस्टाइनिन, बेंजीन) के साथ एकत्रीकरण के विभिन्न राज्यों में पदार्थ;
- ध्रुवीय - द्विध्रुवीय-विश्राम और इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण (विभिन्न रेजिन, सेलूलोज़, पानी) है;
- आयनिक - अकार्बनिक मूल के ठोस डाइलेक्ट्रिक्स (कांच, चीनी मिट्टी की चीज़ें)।
किसी पदार्थ के परावैद्युत गुण स्थिर नहीं होते हैं। उच्च तापमान या उच्च आर्द्रता के प्रभाव में, इलेक्ट्रॉन नाभिक से अलग हो जाते हैं और मुक्त विद्युत आवेशों के गुण प्राप्त कर लेते हैं। इस मामले में ढांकता हुआ के इन्सुलेट गुण कम हो जाते हैं।
एक विश्वसनीय ढांकता हुआ एक कम रिसाव वाली सामग्री है जो एक महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक नहीं होती है और सिस्टम के संचालन को बाधित नहीं करती है।
डाइलेक्ट्रिक्स और कंडक्टर का उपयोग कहाँ किया जाता है?
सामग्री का उपयोग मानव गतिविधि के सभी क्षेत्रों में किया जाता है जहां विद्युत प्रवाह का उपयोग किया जाता है: उद्योग, कृषि, उपकरण बनाने, विद्युत नेटवर्क और घरेलू विद्युत उपकरणों में।
कंडक्टर की पसंद इसकी तकनीकी विशेषताओं से निर्धारित होती है। चांदी, सोना, प्लेटिनम से बने उत्पादों की प्रतिरोधकता सबसे कम होती है।उच्च लागत के कारण उनका उपयोग अंतरिक्ष और सैन्य उद्देश्यों तक सीमित है। कॉपर और एल्युमीनियम का संचालन कुछ हद तक खराब होता है, लेकिन उनकी तुलनात्मक सस्तेपन के कारण उनका व्यापक उपयोग होता है: तार और केबल उत्पाद.
अशुद्धियों के बिना शुद्ध धातुएं बेहतर प्रवाहित होती हैं, लेकिन कुछ मामलों में उच्च प्रतिरोधकता वाले कंडक्टरों का उपयोग करना आवश्यक होता है - रिओस्टेट, इलेक्ट्रिक भट्टियां और इलेक्ट्रिक हीटर के उत्पादन के लिए। इन उद्देश्यों के लिए, निकल, तांबा, मैंगनीज (मैंगनाइन, कॉन्स्टेंटन) के मिश्र धातुओं का उपयोग किया जाता है। टंगस्टन और मोलिब्डेनम की विद्युत चालकता तांबे की तुलना में 3 गुना कम है, लेकिन उनके गुणों का व्यापक रूप से विद्युत लैंप और रेडियो उपकरणों के उत्पादन में उपयोग किया जाता है।
ठोस डाइलेक्ट्रिक्स ऐसी सामग्रियां हैं जो प्रवाहकीय तत्वों की सुरक्षा और निर्बाध संचालन सुनिश्चित करती हैं। वे एक विद्युत इन्सुलेट सामग्री के रूप में उपयोग किए जाते हैं, वर्तमान रिसाव को रोकते हैं, कंडक्टर को एक दूसरे से, डिवाइस के मामले से, जमीन से अलग करते हैं। ऐसे उत्पाद का एक उदाहरण ढांकता हुआ दस्ताने है, जो हमारे में वर्णित है लेख.
द्रव परावैद्युत का प्रयोग किया जाता है संधारित्र, बिजली की तारें, टर्बोजनरेटर और उच्च वोल्टेज तेल सर्किट ब्रेकर के शीतलन प्रणाली को परिचालित करना। सामग्री का उपयोग भरने और संसेचन के रूप में किया जाता है।
गैसीय इन्सुलेट सामग्री। वायु एक प्राकृतिक इन्सुलेटर है जो गर्मी अपव्यय भी प्रदान करता है। नाइट्रोजन का उपयोग उन जगहों पर किया जाता है जहां ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं अस्वीकार्य हैं। उच्च ताप क्षमता वाले शक्तिशाली जनरेटर में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है।
कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स का समन्वित कार्य उपकरण और बिजली आपूर्ति नेटवर्क के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करता है। कार्य के लिए एक विशिष्ट तत्व का चुनाव पदार्थ के भौतिक गुणों और तकनीकी मापदंडों पर निर्भर करता है।
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