कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स भौतिक पदार्थ होते हैं जिनमें विद्युत चालकता की विभिन्न डिग्री होती है और विद्युत क्षेत्र के प्रभावों के लिए अलग-अलग प्रतिक्रिया होती है। विद्युत इंजीनियरिंग के सभी क्षेत्रों में विरोधी भौतिक गुणों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
अंतर्वस्तु
कंडक्टर और डाइलेक्ट्रिक्स क्या हैं
कंडक्टर - मुक्त विद्युत आवेश वाले पदार्थ हैं, जो बाहरी विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में प्रत्यक्ष रूप से चलने में सक्षम हैं। ऐसी विशेषताएं इसके पास हैं:
- धातु और उनके पिघलने;
- प्राकृतिक कार्बन (कठोर कोयला, ग्रेफाइट);
- इलेक्ट्रोलाइट्स - लवण, अम्ल और क्षार के घोल;
- आयनित गैस (प्लाज्मा).
सामग्री की मुख्य संपत्तिमुक्त आवेश - ठोस कंडक्टरों में इलेक्ट्रॉन और विलयन में आयन और पिघलते हैं, कंडक्टर के पूरे आयतन से गुजरते हुए विद्युत प्रवाह का संचालन करते हैं। एक कंडक्टर पर लगाया जाने वाला विद्युत वोल्टेज एक चालन धारा बनाता है। विशिष्ट प्रतिरोध और विद्युत चालकता एक सामग्री के मुख्य संकेतक हैं।
परावैद्युत पदार्थों के गुण चालक के विपरीत होते हैं बिजली. डाइलेक्ट्रिक्स (रोधक) तटस्थ परमाणुओं और अणुओं से बने होते हैं। उनके पास विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में आवेशित कणों को स्थानांतरित करने की क्षमता नहीं होती है। एक विद्युत क्षेत्र में डाइलेक्ट्रिक्स उनकी सतह पर अप्रतिसादी शुल्क जमा करते हैं। वे इन्सुलेटर के अंदर निर्देशित एक विद्युत क्षेत्र बनाते हैं, ढांकता हुआ ध्रुवीकरण होता है।
ध्रुवीकरण के परिणामस्वरूप, ढांकता हुआ सतह पर आवेश विद्युत क्षेत्र को कम करते हैं। विद्युत इन्सुलेट सामग्री की इस संपत्ति को ढांकता हुआ की ढांकता हुआ पारगम्यता कहा जाता है।
सामग्री के लक्षण और भौतिक गुण
कंडक्टरों के पैरामीटर उनके आवेदन के क्षेत्र को निर्धारित करते हैं। मुख्य शारीरिक विशेषताएं:
- विशिष्ट विद्युत प्रतिरोध - विद्युत प्रवाह के पारित होने को रोकने के लिए पदार्थ की क्षमता की विशेषता है;
- प्रतिरोध का तापमान गुणांक - एक मान जो तापमान के आधार पर सूचकांक में परिवर्तन की विशेषता है;
- तापीय चालकता - समय की प्रति इकाई सामग्री की एक परत से गुजरने वाली ऊष्मा की मात्रा;
- संपर्क संभावित अंतर - तब होता है जब दो असमान धातुएं संपर्क में आती हैं, इसका उपयोग किया जाता है थर्मोकपल्स तापमान मापने के लिए;
- तन्य शक्ति और बढ़ाव - धातु के प्रकार पर निर्भर करता है।
जब क्रांतिक तापमान पर ठंडा किया जाता है, तो कंडक्टर का विशिष्ट प्रतिरोध शून्य हो जाता है। इस घटना को अतिचालकता कहा जाता है।
एक कंडक्टर की विशेषता वाले गुण हैं:
- विद्युत - प्रतिरोध और विद्युत चालकता;
- रासायनिक - पर्यावरण के साथ बातचीत, संक्षारण प्रतिरोध, वेल्डिंग या सोल्डरिंग द्वारा कनेक्ट करने की क्षमता;
- भौतिक - घनत्व, गलनांक।
डाइलेक्ट्रिक्स की ख़ासियत विद्युत प्रवाह के प्रभाव का विरोध करना है। विद्युत इन्सुलेट सामग्री के भौतिक गुण:
- ढांकता हुआ पारगम्यता - विद्युत क्षेत्र में ध्रुवीकरण करने के लिए इन्सुलेटर की क्षमता;
- विशिष्ट वॉल्यूमेट्रिक प्रतिरोध;
- विद्युत शक्ति;
- ढांकता हुआ नुकसान के कोण के स्पर्शरेखा।
इन्सुलेट सामग्री को निम्नलिखित मापदंडों की विशेषता है:
- विद्युत - ब्रेकडाउन वोल्टेज मान, विद्युत शक्ति;
- भौतिक - थर्मल 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।
पदार्थ की कुल अवस्था द्वारा वर्गीकरण:
- ठोस - कांच, चीनी मिट्टी की चीज़ें, अभ्रक;
- तरल - वनस्पति और सिंथेटिक तेल, पैराफिन, तरलीकृत गैस, सिंथेटिक डाइलेक्ट्रिक्स (सिलिकॉन और ऑर्गनोफ्लोरीन यौगिक, शीतलक, फ्रीन);
- गैसीय - वायु, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन।
डाइलेक्ट्रिक्स प्राकृतिक या कृत्रिम मूल का हो सकता है, जैविक या सिंथेटिक प्रकृति का हो सकता है।
कार्बनिक प्राकृतिक इन्सुलेट सामग्री में वनस्पति तेल, सेलूलोज़, रबर शामिल हैं। उन्हें कम तापीय और नमी प्रतिरोध, तेजी से उम्र बढ़ने की विशेषता है। सिंथेटिक कार्बनिक पदार्थ - विभिन्न प्रकार के प्लास्टिक।
प्राकृतिक मूल के अकार्बनिक डाइलेक्ट्रिक्स में शामिल हैं: अभ्रक, अभ्रक, मस्कोवाइट, फ्लोगोपाइट। पदार्थ रासायनिक हमले के प्रतिरोधी हैं और उच्च तापमान का सामना करते हैं। कृत्रिम अकार्बनिक ढांकता हुआ पदार्थ कांच, चीनी मिट्टी के बरतन और चीनी मिट्टी की चीज़ें हैं।
डाइलेक्ट्रिक्स विद्युत प्रवाह का संचालन क्यों नहीं करते हैं
कम चालकता ढांकता हुआ अणुओं की संरचना के कारण है। पदार्थ के कण एक साथ कसकर बंधे होते हैं, परमाणु की सीमाओं को छोड़ने और सामग्री के पूरे आयतन में जाने में असमर्थ होते हैं। विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, परमाणु कण थोड़ा ढीला - ध्रुवीकरण करने में सक्षम होते हैं।
ध्रुवीकरण के तंत्र के आधार पर, ढांकता हुआ सामग्री में विभाजित हैं:
- गैर-ध्रुवीय - इलेक्ट्रॉनिक ध्रुवीकरण (अक्रिय गैसों, हाइड्रोजन, पॉलीस्टाइनिन, बेंजीन) के साथ अलग-अलग समुच्चय अवस्था में पदार्थ;
- ध्रुवीय - द्विध्रुवीय-विश्राम और इलेक्ट्रॉन ध्रुवीकरण (विभिन्न रेजिन, सेलूलोज़, पानी) है;
- आयनिक - अकार्बनिक मूल (कांच, चीनी मिट्टी की चीज़ें) के ठोस डाइलेक्ट्रिक्स।
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 संचालन में हस्तक्षेप नहीं करती है।
जहां डाइलेक्ट्रिक्स और कंडक्टर का उपयोग किया जाता है
सामग्री का उपयोग मानव गतिविधि के सभी क्षेत्रों में किया जाता है जो विद्युत प्रवाह का उपयोग करते हैं: उद्योग, कृषि, उपकरण बनाने, विद्युत नेटवर्क और घरेलू उपकरणों में।
कंडक्टर की पसंद इसकी तकनीकी विशेषताओं से निर्धारित होती है। चांदी, सोना और प्लेटिनम से बने उत्पादों में सबसे कम विशिष्ट प्रतिरोध होता है। उनकी उच्च लागत के कारण उनका उपयोग अंतरिक्ष और सैन्य उद्देश्यों तक सीमित है। कॉपर और एल्युमिनियम उतने अच्छे संवाहक नहीं हैं, लेकिन उनके सापेक्ष सस्तेपन के कारण उनका व्यापक उपयोग हुआ 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, इलेक्ट्रिक हीटिंग उपकरणों के उत्पादन के लिए। इस उद्देश्य 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 - सामग्री जो वर्तमान-संचालन तत्वों की सुरक्षा और सुचारू संचालन सुनिश्चित करती है। वे एक विद्युत इन्सुलेट सामग्री के रूप में उपयोग किए जाते हैं, वर्तमान रिसाव को रोकते हैं, कंडक्टर को एक दूसरे से, डिवाइस के शरीर से, जमीन से इन्सुलेट करते हैं। ऐसे उत्पाद का एक उदाहरण ढांकता हुआ दस्ताने हैं, जिसके बारे में हमारे में लिखा गया है लेख.
द्रव परावैद्युत का प्रयोग किया जाता है संधारित्र, बिजली की तारेंटर्बाइन जेनरेटर और हाई-वोल्टेज ऑयल सर्किट ब्रेकर के कूलिंग सिस्टम को प्रसारित करने में सामग्री का उपयोग भरने और संसेचन एजेंट के रूप में किया जाता है। 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 ऑक्सीकरण प्रक्रियाएं अस्वीकार्य हैं। उच्च ताप क्षमता वाले शक्तिशाली जनरेटर में हाइड्रोजन का उपयोग किया जाता है।
कंडक्टरों और डाइलेक्ट्रिक्स का समन्वित संचालन उपकरण और बिजली आपूर्ति नेटवर्क के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करता है। कार्य के लिए किसी विशेष तत्व का चुनाव पदार्थ के भौतिक गुणों और तकनीकी मापदंडों पर निर्भर करता है।
संबंधित आलेख:
