Issuu on Google+

KAPITULLI I TRETË ƒ Materialet izoluese


MATERIALET IZOLUESE Materialet dielektrike -izolimin e pjesëve përçuese që ndodhen nën tension -mbrojtjen e personelit -mbrojtjen e pajisjeve

Mbajnë rrymën elektrike brenda përçuesve -pengojnë humbjen e energjisë -mbrojnë njerëzit nga kontaktet direkte me përçues

Dielektrikët idealë-rezistencë pakufi të madhe, përçueshmëri zero(σ=10-16Sm-1.) Materialet dielektrike-përçueshmëri elektrike specifike 10-6Sm-1.


Kushtet atmosferike dhe ndotjet industriale ndikojnë në veçoritë e materialeve dielektrike

Bartës të ngarkesave elektrike: -elektronet, jonet, molekulat, grupe molekulash (ndikimit termik, fushës elektrike, reaksioneve kimike).

Nën ndikimin e fushës elektrike: F=QE Lëvizja e grimcave të elektrizuara- e kufizuar – sasi e madhe e energjisë

Atomi-grimcë neutrale Përputhja e qendrave të elektrizimeve në të cilat është e koncentruar tërë ngarkesa e një polariteti


Atomet nuk formojnĂŤ dipole elektrike - jopolare Materialet dielektrike me molekula shumĂŤatomshe: 1.Molekulat jopolare 2.Molekulat polare

Molekulat jopolare: CO2, CH4, C6H6, BCl3

Molekulat polare: HCl, H2O, CH3Cl, C6H5Cl, NH3


Te molekulat polare qendrat e elektrizimeve janë të larguara për distancën d - momente elektrike të molekulave të dipolit: µ = Qd Polarizimi i dielektrikut Kur materiali vendoset në fushën elektrike - forcat elektrostatike Bërthamat - në drejtim të fushës zhvendosje të vogla Elektronet - në drejtim të kundërt Molekulat neutrale - bëhen polare - Polarizim i dielektrikut - Polarizimi elektronik - Polarizimi jonik - Polarizimi i orientuar ose dipol


Polarizimi elektronik - prezent te të gjitha materialet dielektrike nën ndikim të fushës elektrike Krijohen dipolet me moment: p = Zed

Vektori i polarizimit p ∑ P= ∆V

Vektori i polarizimit elektronik te dielektriku jopolarë: P = n p n-dendësia e molekulave të dielektrikut e


Për zhvendosje të vogla të qendrave të elektrizimeve - momenti i dipolit proporcional α – koeficienti i me intensitetin e fushës: p = α E, P = nα e E polarizimit elektronik Polarizimi elektronik - 10-15s - prezent në të gjitha materialet dielektrike-nuk varet nga temperatura. Te dielektrikët me strukturë jonike - zhvendosja e joneve-polarizim jonik: P = nα E - 10-12s-10-13sα – koeficienti i polarizimit jonik nuk varet nga temperatura. e

e

j

j

j

Paraçitja skematike e polarizimit jonik


Koeficienti i përgjithshëm i polarizimit: α = α + α Polarizimi i orientuar(dipol) - molekulat polare Nën ndikimin e fushës-orientimi i momenteve dipole në drejtim të fushës-10-10s d

e

j

Paraçitja skematike e polarizimit të orientuar a)Gjendja e pangacmuar b)Gjendja e ngacmuar

Nëse molekulat kanë lëvizje termike – të gjitha molekulat nuk orientohen. me momentin vetiak të dipolit Aftësia e polarizimit Proporcinale Proporcin të zhdrejtë me temperaturën


µ2

Koeficienti i polarizimit të orientuar: α = 3kT µ nE = n = P α E Vektori i polarizimit të orientuar: 3kT Te dielektrikët polarë-tri format e polarizimit µ P = n ( α + α + α ) E = n ( α + )E = P + P Polarizimi i tërë: 3kT Vektorët D, E dhe P kanë këtë marrëdhënie: 0

2

0

0

2

e

j

0

d

d

0

D = ε 0 E + P = ε 0ε r E P µ2 1 = ε r − 1 = χ = n(α d + ) 3kT ε 0 ε0 E

Për polarizimin e tërë: Në polarizimin e orientuar - edhe polarizimi termik

Paraqitja skematike e polarizimit termik


Shqyrtojmë vetëm polarizimin e orientuar, kur dP 1 = vepron fusha alternative: dt τ (ε χ E − P ) Për fushë periodike: P = 1ε+ jχωτ E Polarizimi i tërë i materialit dielektrik: 0

0

0

0

0

0

0

⎛ χ0 ⎞ P = Pd + P0 = ε 0 ⎜ χ d + ⎟ E = ε0 χ E 1 + jωτ ⎠ ⎝

Permitiviteti relativ kompleks:

εr = 1 + χ = 1 + χd +

χ0 1 + jωτ

ε r = ε r , − jε r ,, εr , = 1 + χd +

χ0

1 + (ωτ )

2

εr

,,

χ 0 ωτ = 2 1 + (ωτ )

Del në pah varësia e permitivitetit relativ dielektrik nga frekuenca. Kur frekuenca=0 ose pakufi:


ε r 0 = 1 + χ d + χ 0 , per ω = 0 ε r∞ = 1 + χ d , për ω → ∞ ε r = ε r , − jε r ,, = ε r ∞ +

ε r ,, =

εr0 − εr ∞ 1 + jωτ

(ε r 0 − ε r ∞ )ωτ 1 + (ωτ )

εr , = εr ∞ +

2

,

εr0 − εr ∞ 1 + (ωτ )

2

Varësia e permitivitetit relativ dielektrik dhe të këndit të humbjeve në funksion të frekuencës (εr = 5 ose εr ∞=2)

D = ε 0 ε r E = ε 0 (ε r , − jε r ,, ) E


Vektori i zhvendosjes - dy komponente Njëra në fazë me intensitetin e fushës E Tjetra e çfazuar për 90°-lirimi i energjisë në dielektrik P = JE dD d J= = (ε 0ε r , E − jε 0ε r ,, E ) = jωε 0ε r , E + ωε 0ε r ,, E dt dt

P = ωε 0 ε r ,, E 2

Humbjet në dielektrik janë të vogla për frekuenca të vogla dhe të larta, kanë vlerë maksimale për frekuencat në brezin ω=1/τ. ε tg δ = Humbjet dielektrike-tgδ: ε Humbjet njësi në dielektrik: P = ωε ε tgδ E ,,

r

,

r

,

0

r

2


Polarizimi i materialeve dielektrike tĂŤ ngurta nĂŤn veprimin e forcave mekanike- piezoelektricitet. Polarizimi me ndryshimin e temperaturĂŤspiroelektrizimi.

Lakorja e histerezĂŤs te materialet ferroelektrike


Varësia e vektorit D nga fusha - lakore tipike si te materialet ferromagnetike(cikli i histerezës). Polarizimi i ferroelektrikëve – me kërcime të vogla. Përcillet me ndryshimin e formës së materialitelektrostriksioni. Antiferroelektriciteti- dipolet në drejtime paralele fqinje kanë orientime të kundërta. Elektretet-dielektrikët që janë gjithmonë të polarizuar( elektroelektretet, termoelektretet, magnetoelektretet,etj).


Përçueshmëria elektrike e materialeve izoluese Materialet dielektrike(izoluese)- nuk kanë elektrone ose jone të lira- vakuumi(die. ideal) -sasi sado të vogël të grimcave të elektrizuara (σ≠0) Nën veprimin e fushës njëkahore në materialin izolues: I = U , I = σ E R Te materialet në gjendje të gaztë, bartës kryesorë janë elektronet dhe jonet. Nën ndikimin e fushës elektrike: v i = µi E k

k

Jonizimi i krijuar si rezultat i ndikimit termik - jonizim termik. Rrezet e dritës, rëntgenit,rrezet kozmikefotojonizimi i materialeve dielektrike


Kur intensiteti i fushës është i madh-bartësit në gazra fitojnë energjinë Wi. Një pjesë e grimcave gjatë jonizimit neutralizohen - rekombinimi. Rryma nëpër dielektrikët e gaztë-varet nga shkalla e jonizimit ndaj rekombinimit. Te fushat e dobëta-J proporcionale me E, σ=konst.Kur fusha rritet, sasia e joneve rritet.

Varësia e dendësisë së rrymës në gazin e jonizuar nga intensiteti i fushës elektrike E


Dendësia e rrymës së ngopjes varet nga distanca në mes elektrodave. Në kushte normale – e vogël: Jo=10-14 (A/m2). Kur fusha rritet edhe më tej-grimcat fitojnë shpejtësi të mjaftueshme-jonizimi goditës. Numri i grimcave të elektrizuara dhe rryma rriten-zbrazjet. Me rritjen e fushës-zbrazje të pavarura - shpimi i dielektrikut të gaztë. Tek dielektrikët e lëngët-ndoten lehtë(uji, përbërësit kimik, trupat e ngurtë)-prishin veçoritë izoluese të materialeve dielektrike.


Definohen: -përçueshmëria vetiake e materialit izolues karakter jonik -përçueshmëria shtesë në material Kur dielektriku vendoset ndërmjet elektrodave të kondensatorit,intensiteti i rrymës do të jetë:

Ndryshimi i intensitetit të rrymës nëpër dielektrik


Rryma ka tri komponente: 1.Rryma e ngopjes Ic ,( më pak se një sekondë) −n I = A t 2.Rryma anomale e ngopjes Ia (disa orë) a dhe 3.Rryma stacionare Is .


Shpimi i dielektrikut Me rritjen e tensionit(rrymës)-shpimi i dielektrikut-humb veçoritë izoluese – defekt elektrik. Ndryshime të konsiderueshme pas shpimit Dielektrikët e gaztë -pas shpimit regjenerohen plotësisht Dielektrikët e lëngët -pas shpimit regjenerimi jo i plotë Dielektrikët e ngurtë -pas shpimit ndodhin defekte të përhershme


Te gazrat -jonizimi nga ndikime të ndryshme-lëvizje kaotike. Nën ndikimin e fushës-lëvizja kaotike orientohetjonizimi goditës. Rritet numri i elektroneve-dendësia e bartësve elektrik rritet shumë shpejtë- orteku i elektroneve:

i lindjes së valës elektrike nën ndikimin fushës shumë të fortë Rryma Mekanizmi rritet shumë shpejtë dhe enëse gjatë rrugës së elektronit nga katoda kah anoda ai ndeshet-lind një elektron i lirë – shpimi i dielektrikut.


Varësia e tensionit të shpimit të dielektrikut të gaztë në funksion të pd

Elektronet në gaze -rezultat i veprimit të jonizimeve të ndryshme por edhe rezultat i bombardimit të katodës me jone pozitive. Tensioni i shpimit të dielektrikut varet nga shtypja e gazit dhe nga distanca në mes të elektrodave.


Te dielektrikët e lëngët, mekanizmi i shpimit: -jonizimi goditës me emitimin e elektroneve nga katoda -formimin e fushave ajrore ndërmjet elektrodave -Procesi i shpimit varet nga sasia e shtesave dhe ndotësit e ndryshëm. Te dielektrikët e ngurtë: teoria e përgjithshme e shpimit


Varësia e tensionit të shpimit nga temperatura te trupat e ngurtë: a) shpimi elektrik b) shpimi termik

Pjesa A - tensioni i shpimit nuk varet nga temperatura-shpimi ka karakter elektrik Pjesa B – shpimi ka karakter termik, tensioni i shpimit bie me temperaturën Shpimi i dielektrikut-pasojë e formimit të ortekut të elektroneve.


Shpimi i dielektrikut-veprimi i forcave të fushës elektrike,elektronet kalojnë nga zona valente në zonën përquese Energjia e nevojshme sigurohet përmes: 1. ngacmimit termik(shpimi termik) 2. veprimit të fushës elektrike(shpimi elektrik) 3. absorbimin e rrezatimit Defektet që paraqiten te struktura kristalore e materialeve dielektrike ndikojnë shumë në procesin e shpimit.


Veqoritë themelore elektrike të materialeve izoluese: 1. Permitiviteti dielektrik ε; 2. Humbjet dielektrike tgδ; 3. Rezistenca elektrike R dhe 4. Soliditeti dielektrik Ed. Rëndësi të veqantë varësia e këtyre madhësive nga: - temperatura - intensiteti i fushës elektrike - lagështia, etj


Permitiveti dielektrik (ε)

Karakterizon dielektrikun për nga sasia e zhvendosjes së elektroneve, gjegjësisht tregon aftësinë e polarizimit të dielektrikut, nën ndikimin e fushës elektrike.


Permitiviteti relativ:

ε εr = ε0

ε0 –permitiviteti i vakuumit (ε0 =8.85·10-12[F/m])

, -Pa dimension, më i madh se një,lehtë krahasohet. - εr paraqet raportin e kapacitetit të kondensatorit të vakuumit(dielektrikut të gazët) dhe kapacitetin e kondensatorit me dielektrik të C0 cilit dëshirojmë t’ia përcaktojmë εr : ε r = C x -Materialet izoluese me tri gjendje agregate dhe me polarizime të ndryshme - εr të ndryshme εr - proporcionale me dendësinë e materialit Për gazet - εr përafërsisht një.


Gazrat Ajri Hidrogjeni Helijumi Azoti

1,0005940 1,0000693 1,0002697 1,0005824

εr

Vlerat e εr për disa materiale dielektrike të gazta

Ndryshimi i shtypjes- rritet dendësia e grimcave në gaze dhe εr . Koeficienti i ndryshimit të εr nga shtypja: 1 dε ε −1 ;T = konst ≈ PSε = , vlerë më të madhe se një ε dp p Rritja e temperaturës së gazit (shtypja konstant) zvogëlohet dendësia e grimcave në gaze dhe εr . Koeficienti termik i εr për gazra jopolare: r

r

r

r

TSε r =

1 dε r ε −1 ; p = konst ≈ − r ε r dT T

Te dielektrikët polarë TSεr varet edhe nga ndryshimi i polarizimit të orientuar


Lëvizja termike e grimcave pengon orientimin e dipoleve, zvogëlohet polarizimi me rritjen e temperaturës: TSε = ε1 ddTε ; p = konst ≈ − ε T− 1 − ε T− v ,v- indeksi i thyerjes Te lëngjet - forcat e interaksionit dhe dendësia e grimcave është më e madhe. -Ndikimi i temperaturës i konsiderueshëm Tek materialet jopolare-ndikimi i temperaturës i abstrahueshëm; luan rol bymimi i lëngut 2

r

r

r

r

r

TSε r =

1 dε r (ε − 1)(ε r + 2) ; p = konst ≈ − r α1 εr ε r dT

Tek materialet polare (polarizimi i orientuar) – orientimi i grimcave nën veprimin e fushës elektrike(kufizohet nga viskoziteti i lëngut).


Rritet temperatura – zvogëlohet viskozitetizvogëlohet εr .

Varësia e permitivitetit të dielektrikëve të lëngët nga temperatura

εr është shumë më i madh te dielektrikët e lëngët se te ata të gazët( te uji εr =80). Tek dielektrikët e ngurtë - struktura e materialit të ngurtë- reagimi në mënyra të ndryshme


Materialet e ngurta dielektrike jopolare- εr varet nga dendësia e grimcave (ndryshimi i dimensioneve të trupave të ngurtë). εr ka vlera shumë të mëdha (deri 1000 e më tepër). εr ndryshon ngadalë me temperaturën (lëvizjet termike). Materialet e ngurta dielektrike polare - reagime të ndryshme me ndryshimin e temperaturës. εr ka vlerë pozitive, por edhe negative. Polarizimi i dielektrikut varet nga frekuenca (sidomos te dielektrikët me polarizim të orientuar).


Varësia e permitivitetit relativ nga frekuenca

Vlera e εr ndikon në zgjedhjen e materialeve izoluese. Tek kondensatorët, vlera e kapacitetit varet direkt nga vlera e εr .

Materialet me εr të madh-kursejnë materialin dhe fitohen kondensatorë me dimensione më të vogla. Në teknikën e frekuencave të larta - ndikon në paraqiten rrymat rrjedhëse - pengojnë sinjalet transmetuese. Humbjet njësi dielektrike - varen nga vlera e εr .


Humbjet dielektrike (tgδ) Kur dielektriku është nën ndikimin e fushës elektrike - grimcat e elektrizuara lëvizin në drejtim të fushës. Energjinë e nevojshme - e marrin nga vetë fusha Gjatë lirimit të grimcave nga forcat lidhëse energjia e marrë nga fusha shndërrohet në forma tjera të energjisë (termike, të dritës,etj) dhe mbulohen humbjet.


Humbjet totale dielektrike: 1.Humbjet si rezultat i polarizimit të dielektrikut 2.Humbjet për shkak të përçueshmërisë së dielektrikut 3.Humbjet për shkak të johomogjenitetit të materialit dielektrik 4.Humbjet për shkak të jonizimit të materialit Humbjet dielektrike në njësi vëllimore: P= JE=σ E , ( σ =σ + σ ) 2

k

r

Kur dielektriku i nënshtrohet ndikimit të fushës elektrike alternative me frekuencë f –paraqiten disa komponente të rrymës totale:


Rryma e zhvendosjes:

Jt =

∂D ∂E ∂P + ; D = ε 0 E + P; ⇒ J t = ε 0 ; ∂t ∂t ∂t

Komponenta ε 0 ∂E (Dendësia e rrymës së çvendosjes në vakuum) eksiston edhe në mungesë të ∂t dielektrikut (P=0) – rryma Ic0 Komponenta ∂P dendësia e rrymës së polarizimit- rryma e relaksimit Irr ∂t

Kur merret parasysh rryma konduktive,vizatohet diagrami vektorial i rrymave dhe tensioneve në dielektrik nën veprimin e fushës alternative.

Diagrami i rrymave që rrjedhin nëpër dielektrikun real nën veprimin e tensionit sinusoidal U


I a = I k + I ra

Komponenta aktive

Rryma konduktive Rryma aktive e polarizimit

I c = I c 0 + I rr Rryma e polarizimit në vakuum Rryma reaktive e polarizimit

Komponenta reaktive Nga diagrami: I k + I ra tgδ =

I c 0 + I rr

Te dielektrikët e gazët - humbjet dielektrike shumë të vogla ( tgδ e rendit 10-6 -10-8), gati se nuk ndryshojnë me temperaturën dhe frekuencën. Te materialet izoluese të lëngëta dhe të ngurta, humbjet janë më të mëdha dhe varen nga temperatura dhe frekuenca.


Varësia tipike e tgδ, εr dhe γ nga frekuenca te dielektrikët polarë. a) mbizotëron përçueshmëria; b) mbizotërojnë humbjet relaksuese; c) ndikimi i njëjtë i përçueshmërisë dhe relaksimit në tgδ.

Humbjet dielektrike kanë rëndësi të madhe.Nga aspekti energjetik ato duhet të eleminohen ose të zvogëlohen. Niveli i humbjeve në dielektrik - shumë më i vogël se niveli i humbjeve në sistemin elektroenergjetik.


Pasojat e paraqitjes së humbjeve dielektrike janë: 1.Çpimi termik i materialeve dielektrike 2.Deformimi i sinjaleve transmetuese 3.Nxehja e materialeve dielektrike në disa vende, me ç’rast vjen deri te prishjet mekanike dhe elektrike. Rezistenca specifike elektrike (ρ) Përveç vlerës së ρ së materialeve izoluese, duhet marrë parasysh edhe faktorët tjerë që ndikojnë në këtë vlerë (temperatura, lagështia, sasia dhe lloji i shtesave, rryma alternative, etj).


Me rritjen e temperaturës në materialet dielektrike - zvogëlimi i rezistencës elektrike (Dielektrikët kanë koeficient termik negativ të rezistencës). Tek dielektrikët e ngurtë - ρ llogaritet për të dy komponentet e rrymës: rrymës që rrjedh nëpër sipërfaqe dhe rrymës nëpër pjesën vëllimore të tij.Definohen: - rezistenca sipërfaqësore ρs - rezistenca vëllimore ρv 1 J = E ( J =I ) Dendësia e rrymës vëllimore: ρ S Dendësia e rrymës sipërfaqësore: J = ρ1 E ( J = Ia ) b

b

b

b

s

s

t

s

s


Mëkëmbja e rrymës nëpër dielektrik të ngurtë, rryma e brendshme

Mëkëmbja e rrymës nëpër dielektrik të ngurtë, rryma sipërfaqësore


Struktura e materialit, temperatura dhe intensiteti i fushës elektrike - rol dominant në vlerën e ρv Rezistenca elektrike ka dy komponente: Rezistenca sipërfaqësore Rs dhe rezistenca e brendshme Rb (Lidhje paralele e këtyre dy rezistencave): R = Rb Rs Rb + Rs

Soliditeti dielektrik (Ed) Përcakton kufirin e lejueshëm të intensitetit të fushës elektrike në materialin izolues.Kur ky kufi Ed kalohetshpimi i dielektrikut.Sa më i madh soliditeti dielektrik aq më i mirë dielektriku


Ed =

U shp

[kV/m]

d

Faktorë që ndikojnë në procesin e shpimit: a)Frekuenca, forma dhe koha e zgjatjes së tensionit të kyqur b)Homogjeniteti dhe trashësia e mostrës së materialit dielektrik c)Shpërndarja e fushës ndërmjet elektrodave d)Ndikimi i kushteve të jashtme(temperatura, lagështia dhe shtypja) e)Përbërja e gazeve,lagështia dhe ndotja f)Forma dhe përçueshmëria termike e elektrodave g)Veçoritë tjera karakteristike elektrike dhe termike të materialeve izoluese, etj.

Tek materialet dielektrike të gazëta temperatura dhe shtypja - përdoret faktori i korrigjimit δ ( 0.95< δ <1.5).

[Pa]

δ=

273 + 20 p , p0 = 101324,72 273 + T p0


1

E Dhe δ Soliditeti dielektrik i gazeve varet nga forma e elektrodave - shpërndarjen e fushës johomogjene. Sa më i vogël homogjeniteti i fushës ndërmjet elektrodave - aq më i vogël soliditeti dielektrik i gazeve. Ed =

dm

Varësia e soliditetit dielektrik nga distanca e elektrodave të rrafshta për ajrin


Soliditeti dielektrik- varet nga koha e veprimit të tensionit - shpimi i gazrave

Varësia e soliditetit dielektrik të ajrit nga koha e veprimit të tensionit të veprimit (Eo – Soliditetit dielektrik statistikor)

Varësia e soliditetit dielektrik të vajit të transformatorit nga sasia e lagështisë në të

Te dielektrikët e lëngët- varësia e soliditetit dielektrik nga lagështia


Rritja e temperaturës te lëngjet në fillim ndikon pozitivisht në soliditetin dielektrik- avullimi i lagështisë Rritja e temperaturës mbi vlerën kritike( 5070°C)- zvogëlon soliditetin dielektrik Soliditeti dielektrik- varet nga shtypja (prezenca e gazrave në materialet dielektrike të lëngëta). Rritet shtypja - rritet soliditeti dielektrik Soliditeti dielektrik- varet nga largësia e elektrodave dhe nga koha e veprimit të tensionit


Soliditeti te trupat e ngurtë - varet nga distanca e elektrodave, forma e tyre, temperatura, johomogjeniteti i fushës, koha e veprimit të tensionit. Vjetërsimi i materialeve izoluese Materialet izoluese ngadalë i humbin vetitë e tyre -vjetërsimi i materialeve - ndikojnë shumë faktorë: 1.Ndryshimi i përgjithshëm i dielektrikut nga ndikimi i temperaturës 2.Formimi i prishjeve të pjesëshme 3.Zvogëlimi i soliditetit dielektrik dhe mekanik


Procesi i vjetërsimit zgjatë shumë, por mund të shpejtohet a)Kualiteti i dielektrikut b)Përsosmëria e konstruksionit të materialit izolues c)Përpunimi teknologjik d)Mënyra e eksploatimit Arsyet e ndryshimit të kualitetit të dielektrikut: a)Veprimet elektrike b)Veprimet termike c)Veprimet mekanike d)Veprimet e ambientit përreth


Vjetërsimi përfshinë vetëm veprimet afatgjata -Temperatura dhe intensiteti i fushës elektrikefaktorët kryesorë të vjetërsimit të materialeve Vjetërsimi termik Lirimi i nxehtësisë në dielektrik - humbjet e Xhulit, humbjet dielektrike, humbjet magnetike, fërkimit dhe veprimit të disa burimeve të jashtme të nxehtësisë. IEC- rolin e temperaturës në kohëzgjatjen e vetive dielektrike- klasifikimi i materialeve izoluese në shtatë grupe( definohet temperatura maksimale e lejuar).


Klasa e izolimit

Tem. max. e lej.(°C)

Materialet më të rëndësishme

Y

90

A “

105 “

E

120

B

130

F

155

H

180

Të impregnuara ose të lidhura me silikone: liskuni, asbesti, qelqi dhe prodhimet e tyre. Rrëshirat silikone dhe goma artificiale me mbushës inorganik.

C

>180

Liskuni, qelqi, kuarci, steatit. Politetrafluoretilen: i vetmuar, me mbushës inorganik, ose si mjet impregnues në rastine e pelhurave prej qelqi dhe azbesti (gjer në 250°C)

Pambuku, materialet me bazë celuloze, letra, materilaet nga letra,poliamidet, preshpani, druri, rrëshirat aniline, polietileni, polistiroli, PVC, Tr - vaji, goma natyrale, etj. Materiali i impregnuar ose materialet izoluese të zhytura në lëngje: pambuku, fije acetatit të celulozës, letra dhe materiale letra, fijet poliamidi, druri etj. Materialet e impregnuara në llakna: pambuku, letra dhe materiale letra , fije acetati të celulozës, fije polimidi. Emajlli: me bazë vaji, goma sintetike, polizmidet në bazë të acetat polivinilit etj.

Impregnimi me llakna special: material pambuku, letra dhe materialet letra, fije të polietilenit dhe rrëshirës së tij, treacetat të celulozës, fenolformalldehidi, fenolfurfuralldehidi, mellamin - formalldehidi, rrëshirat e mallaminit, goma sintetike, me bazë të poliakrillatit, Emajllet në bazë të poliviniacetetit, epokside dhe poliuretale.

Liskuni, qelqi, asbesti, dhe prodhimet e tij, llaknat me bazë të bitumenit, vajra, rrëshira alhide etj. Materialet jorganike shtresore, të lidhur ose të impregnuara me fenol-formalldelid ose me rrëshira të mellan-formalldehid, materialet e prera. Llaknat izolues me bazë alkide ose fenole, në bazë të vajit pa kontakt me ajrin.

Liskuni, asbesti, qelqi dhe prodhimet e tyre të lidhura me alkide, etokside, polietilen të pa ngopur, rrëshira poliuretane dhe silikonoalkide.

Klasifikimi i materialeve dielektrike sipas klasës së izolimit


Ndikimi i temperaturës në materialet izoluese Ligji i Montisgerit - përcakton kohëzgjatjen e një materiali. − bT DT = a ⋅ e

b=

ln 2 ∆T

a, b - konstante, përcaktohen eksperimentalisht

DT = a ⋅ e

T ln 2 ∆T

Ndryshimi karakteristik i temperaturës ∆T është: Klasa e izolimit A: 8 °C Klasa e izolimit B: 8-10 °C Klasa e izolimit H: 12 °C


Kohëzgjatja e mbështjellave izoluese të realizuara me materi. izol. të klasës A, B dhe H në funksion të temperaturës.

Vjetërsimi elektrik i materialeve izoluese Fenomenet elektrike- ndikojnë veqmas në materialet organike izoluese ( zbrazjet e pjesërishme të brendshme në poret e materialeve të ngurta)

DE = BU

−m

B dhe m përcaktohen eksperimentalisht


Ndarja e materialeve izoluese Sipas prejardhjes dhe përfitimit: 1. Materiale izoluese inorganike dhe a) Materiale izoluese inorganike natyrore b) Materiale izoluese inorganike të përfituara me përpunimin dhe sintezën e materialeve inorganike natyrore

2. Materiale izoluese organike a) Materiale organike natyrore b) Materiale të përfituara me përpunimin e materialeve organike natyrore dhe c) Materiale organike artificiale të përfituara me sintezën e materialeve natyrore të molekulave të ulëta


Materialet inorganike natyrore (Liskuni)mineral ( silikat i K, Al dhe Mg)- ”MIKA” -teknikën e izolimit - veti të mira elektrike, dielektrike dhe qëndrueshmëri të madhe në temperatura të larta Për elektroteknikë rëndësi kanë: a) Liskuni i Kaliumit (Muskoviti)- i pangjyrë dhe i tejdukshëm b) Liskuni i Magnezit (Fllogopiti) - ngjyrë të verdhë, të kuqe ose të gjelbërt(rrallë i pa ngjyrë) Veqoritë e liskunit varen nga: pastërtia dhe prejardhja e tij.


Veçoritë Dendësia (kg/m3) Temperatura e lejuar e punës (°C) Soliditeti në zgjatje (N/mm2) Soliditeti në shtypje (N/mm2) Rrezistenca specifike elektrike në 20°C Dielektriciteti relativ Humbjet dielektrike për: - 50 Hz - 1,0 Mhz Soliditeti dielektrik (kV/m)

Muskoviti 2600-3200 500-600 150-250 450-550 1012-1015 6-8 0,2-1,3 ⋅ 10-3 0,1-0,3 ⋅ 10-3 (25-70) ⋅ 103

Fllogopiti 2600-3200 600-900 100-200 350-450 1011-1012 5-6 0,2-1,5 ⋅ 10-3 1-5,0 ⋅ 103(25-70) ⋅103

Disa veçori të muskovitit dhe fllogopitit

Mikaniti-përfitohet nga fletëzat e liskunit të përzier me rrëshirë epokside, silikone alkide,etj. - formë gypash dhe pllakash. Përdoret tek makinat rrotulluese - izolimi i llamellave të kolektorit Mikafoliumi – Një ose më shumë shtresa të liskunit të ngjitura me materiale ngjitëse në letër të hollë (pambuk, mëndafsh, pëlhurë,etj).


Përdoret tek makinat elektrike - izolimi i pështjellave Mikaleksi – Përzierje e liskunit të bluar me qelqin e Baritit - soliditet të madh(300-400°C). Azbesti – strukturë pejzore(gjer 100mm) Në formë shtresash (silikati i Mg me sasi të ujit) Në natyrë, azbesti gjendet si: -silikat i Mg me sasi të ujit -silikat i Ca dhe Mg me sasi të hekurit Azbesti - izolator i dobët (tgδ e madhe dhe Ed e vogël) Nuk përdoret në teknikën e tensioneve të larta


Veçoritë e azbestit Dendësia (kg/m3) Rrezistenca specifike elektrike [Ωm] Humbjet dielektrike për 800 Hz Permetiviteti Soliditeti dielektrik [kV/mm] Temperatura e shkrirjes [°C]

Vlerat numerike 2300-2600 107-109 0,1-0,2 0,5-2 1550

Disa veçori themelore te azbestit

Përdoret te aparatet elektrike ku paraqiten temperatura të larta(grupi B gjer H). Kuarci – dioksidi i Si të pastër(SiO2) ose rërë e kuarcit. Kristalizimi- prizmë heksagonalepiramidë. Veçoritë e kuarcit

Dendësia (kg/m3) Soliditeti në tërheqje (N/mm3) Rezistenca specifike elektrike (Ωm) Permetiviteti relativ (εr) Humbjet dielektrike (tgδ) për (0,3-1) MHz Soliditeti dielek. (ed), (kV/mm), (20°C)

Vlerat numerike 2000-2200 70-120 1015-1016 3,5-3,7 1-1,7 ⋅ 10-4 25-40

Përdoret si material piezoelektrik te stabilizuesit e frekuencës së qarqeve osciluese në telekomunikacion.


Përdoret për fitimin e porcelanit. Si material për shuarjen e harkut elektrik te siguresat shkrirëse. Qelqi – lëng i ftohur me prejardhje inorganike, ka strukturë amorfe. Përfitimi i qelqit - zhyten së bashku oksidet me masë të qelqit dhe oksidet e metaleve. Lënda nga e cila përfitohet qelqi klasifikohet: 1. CaO, BaO, B2O3, PbO, Fe2O3,MgO,ZnO,SiO2,etj 2. Al2O2, K2O, Na2O,etj.


Prezenca e materialeve të grupit të parë e rritë rezistencën specifike, kurse e materialeve të grupit të dytë e zvogëlon. Për elektroteknikë - qelqi E (që nuk përmbanë alkale) Veçoritë e qelqit

Dendësia (kg/m3) Soliditeti në zgjatje [N/mm2] Soliditeti në shtypje [N/mm2] Rreztenca specifike elektrike [Ωm] Humbjet dielektrike ,tgδ Permetiviteti relativ, εr Soliditeti dielektrik [kV/mm]

Vlerat numerike 2200-6300 50-100 500-1500 109-1015 (0,5-25)⋅10-3 5-12 20-50

Qelqi - material i ngurtë, i ndieshëm në ndërrimin e temperaturës, thehet lehtë Ka veqoritë e porcelanit - përdoret në TTL. Eshtë material i mirë izolues, soliditet të madh dielektrik, ρ të madhe.


Qelqi është rezistent ndaj lagështisë ,acideve inorganike dhe organike(përveq acidit klorhidrik). Ka përqueshmëri të dobët termike Ngjitja e qelqit me pjesë të metaleve për izolimproblem i madh Përdoret për gypa transparentë (poqa elektrikë, në teknikën elektrovakuume, gypa elektronikë të fuqive të mëdha) Izolim të jashtëm, bateri të akumulatorëve


Veçoritë e fijeve të qelqit Dendësia [kg/m3] Soliditeti në tërheqje [N/mm2] Zgjatja [%] Rezistenca specifike elektrike [Ωm] Permetiviteti relativ dielektrik εr, për 50 Hz për 1010 Hz Humbjet dielektrike tgδ për 50 Hz për 1010 Hz Soliditeti dielektrik, Ed [kV/mm]

Vlerat numerike 2540 1000-2000 1,5 3 ⋅ 1013 6,43 6,11 4,2 ⋅ 10-3 6 ⋅ 10-2 3,7

Përfundimisht qelqi ka: -rezistencë të madhe izoluese -Soliditet të madh dielektrik -Qëndrueshmëri të madhe ndaj lagështisë -fortësi të madhe mekanike -qëndrueshmëri të madhe ndaj ndryshimit të temperaturës


Materialet qeramike Qeramika - masë të zbutur plastike inorganike Përfitohet nga: -kaolina, kuarci, feldspati, silikati i magnezit, dioksidi i Zirkoniumit, dioksidi i Titanit, titanati i magneziumit,etj. Nga sasia e pjesëve- varen vetitë e prodhimeve finale

Lënda e parë për qeramikën - kushton lirë teknikën e izolimit 10000 lloje të materialeve qeramike - klasifikimi i vështirë Sipas normave DIN,masat qeramike ndahen në shtatë grupe kryesore:


1. 2. 3. 4.

Masat qeramike me bazë të silikatit të Aluminit-porcelani(grupi 100) Masat qeramike me bazë të silikatit të magneziumit-steatitet(grupi 200) Masat qeramike me sasi të mëdha të titan dioksidit-rutilet(grupi 300) Masat qeramike me koeficient të vogël të bymimit linear me përbërje të konsiderueshme të hidrosilikatit të magnezit(grupi 400) 5. Qeramika okside poroze(grupi 500) 6. Qeramika okside(grupi 600) 7. Masat qeramike me përbërje të oksideve(vetëm prej oksideve )(grupi 700)

Bluerja e lëndës së parë

Përzierj a me ujë dhe vaj

Përpunimi i lëndës së keramikës, dhënja e formës me maqina, etj.

Tharja që të largohet uji i cili është i tepërt.

Pjekja në furra në temperatura 1000 dhe 1800°C

Përpunimi sipërfaqësor lëmuerja dhe nxemja e sërishme në temperaturë 800°C

Paraqitja skematike e procesit teknologjik të përfitimit të masave qeramike

Në elektroteknikë- si materiale izoluese- materialet qeramike (grupi 100) dhe (grupi 200)


Pjekja e lëndës qeramike- procese fizike dhe kimike -Gjatë pjekjes tkurren deri më 20% -sipërfaqe të vrazhdët, sedimentohen papastërti -sipërfaqet lyhen me shtresë të hollë Vetitë- varen nga përbërja dhe nga procesi i përfitimit -Materiale të ngurta, të thyeshme -u qëndrojnë forcave në tërheqje dhe shtypje -janë përçues të dobët të nxehtësisë -Në temperatura të larta - sforcime të brendshme dhe plasaritje të materialit


Porcelani ( Grupi 100 i materialeve qeramike) Përfitohet nga: -kaolina 40-55%(ndikon në vetitë termike) -kuarci 20-40%(përmirëson vetitë mekanike) dhe -feldspati 15-25%(rrit soliditetin dielektrik). -Izolatorët e tensionit të lartë -Veti të mira mekanike dhe elektrike -material johigroskopik -ka humbje të mëdha dielektrike -nuk i duron goditjet -mjaftë i qëndrueshëm në shtypje dhe zgjatje


Steatiti (Materialet qeramike të grupit 200) - Përbëhet nga silikati i Magnezit -veti më të mira dielektrike se porcelani -Pjesët e izolatorëve që kanë sforcime të mëdha mekanike dhe termike -Shtëpizat e siguresave shkrirëse, pjesët e ndërprerësve në aparate elektrike,elemente mbajtës izolues,etj. -Llojet e steatitit: Frekventi dhe kaliti kondensatorë dhe izolatorë në aparate të frekuencave të larta


Masat qeramike me rutile (Grupi 300 i masave qeramike) Përbëhen nga oksidet e pastërta metalike dioksidi i titanit(TiO2) dhe dioksidi i Zirkoniumit(ZrO2) -Permitivitet të madh dielektrik (rreth 85). -Soliditet të vogël dielektrik dhe rezistencë të vogël elektrike -I përshtatshëm për punimin e kondensatorëve të frekuencave të larta (i shtohet 10% silikat i Mg dhe εr i bjen në 80). -Kanë koeficient termik negativ


Kur masave qeramike me rutile u shtohen materiale tjera - përfitohen masa qeramike εr i të cilave nuk varet nga temperatura. Përfaqësues kryesorë janë: Kerofoli dhe Kondezi -Kanë humbje të mëdha dielektrike (për këtë arsye iu shtohet dioksid i Zr)

Varësia e permetivitetit relativ prej sasisë së rutileve në material


Masat qeramike të grupit 400 -Koeficient të vogël të bymimit termik (Durojnë temperatura të larta pa u prishur dhe të qëndrueshme në ndryshime të temperaturave) -Përdoren në furra elektrike, mbajtës të ndryshëm termik,etj. Masat qeramike të grupit 500 -kanë porozitet të madh -veti të këqija mekanike -shumë e thithin ujin Përdoren si mbajtës të trupave të nxehtë te aparatet elektrike dhe te furrat elektrike,etj.


Materialet qeramike të grupit 600 -Kanë përçueshmëri të mirë të nxehtësisë shumë të qëndrueshëm ndaj temperaturave të larta dhe ndikimit direkt të flakës -Kanë veti të mira mekanike Përdoren në vendet me kushte të vështira termike dhe mekanike:kandela,gypa izolues dhe mbrojtës për termoelemente,etj. Materialet qeramike të grupit 700 Përfitohen nga oksidet e pastërta (Oksidi i Al, Zr,Mg) -Kanë qëndrueshmëri të madhe mekanike


-Përçueshmëri të madhe termike -Rezistencë të brendshme të madhe Përdoren si edhe masat qeramike të grupit 600 Veçoritë e materialeve qeramike

100

200

GRUPET E MATERIALEVE QERAMIKE 300 400 500

600

700

Dendësia (kg/m3)

2300-2500

2600-2800

3500-5000

2100-2200

1800-2100

2600-3300

3700-3900

Thithja e ujit në %

0

0,5

0

0

3-15

0

0

Soliditeti në zgjatje (N/mm2)

25-35

45-60

15-80

25-35

10-20

40-100

260

Soliditeti (N/m2)

400-450

800-1000

100-900

300-500

200-350

700-1500

3000

Koef. linear i bym. (D-100°C), 10-6,C-1

3,5-4,5⋅10-6

6-9⋅10-6

6-10⋅10-6

10-6

1,5-5⋅10-6

5-6⋅10-6

5-7⋅10-6

Këndi i humb. diel. për50 Hz për 1 MHz

1,7-2,5⋅10-3 6-12⋅10-3

1-3⋅10-3 0,3-2⋅10-3

0,05-0,8⋅10-3

20⋅10-3 4-7⋅10-3

-

-

0,2⋅10-3 0,2-10-3

Pormet. relativ εr

6

6

12-100

5

-

-

9

ρ e brendshme(Ωm)

109-1011

1011-1012

-

109-1010

104-106

-

1081010

ρ sipërfaqsore (Ωm)

109-1012

109-1012

109-1012

109-1012

109-1012

109-1012

109-1012

Sol. dielek.(kV/mm)

30-35

20-45

10-20

10-20

-

25-45

-

lakim

Disa veçori themelore të materialeve qeramike të grupeve të ndryshme


Materialet izoluese organike natyrore Janë përdorur një kohë të gjatë për fitimin e materialeve izoluese Kanë shumë dobësi - përdoren materialet sintetike të cilat i eleminojnë: -varësinë e vetive nga prejardhja -sasinë e përzierjeve në përbërjen e materialit -mundësinë minimale të përmirësimit të veqorive -mungesën e gjetjes,etj. Përfaqësues kryesorë të materialeve organike natyrore janë: rrëshirat natyrore,vajrat dhe materialet fijore.


Rrëshirat natyrore: qelibari,kopalli,shellaku, pastaj edhe bitumeni, asfallti (prejardhje minerale apo gjatë procesit të destilimit të naftës,etj) Materialt të forta,por zbuten në temperatura të vogla Nuk treten në ujë,treten në acide Përdoren për impregnim të materialeve inorganike dhe organike Materialet fijore organike: mëndafshi, pambuku - materiale izoluese shtresore dhe thurje izoluese.


Veçoritë materialeve

Shelaku

Kopalli

Qelibari

Bitumeni

Parafini

Dendësia [kg/m3]

10001100

10201070

10501100

960-1050

915

Temp. e zbutjes (°C)

50-70

60-90

175-200

55-140

52

Rrez. (Ωm)

spec.

e

elek.

kanë vlerë të madhe të rezistencës 0,0080,01

0,0010,01

5-15⋅10-4

Permet. për 50 Hz

2,3-3,8

2,5-2,7

Sol. dielek. (kV/mm)

20-30

14-17

tgδ për 50 Hz

0,0080,02

110⋅104

2,65-2,9

2,4-3,3

2,5-5

20

10-60

8-20

Disa veçori dielektrike të materialeve fijore organike, rrëshirave organike

-Janë shumë higroskopike, me ç’rast u prishen vetitë elektrike -Me impregnimin me llakra dhe materiale tjera izoluese iu përmirësohen dukshëm vetitë elektrike -Mbështjelljen e përçuesve të aparateve elektrike


Vaji mineral -Përfitohet nga nafta e papërpunuar -Ka veqori të mira izoluese dhe çmim relativisht të ultë -Si material izolues dhe ftohës te transformatorët energjetikë, ndërprerësat e fuqisë, kabllat e tensionit të lartë, te kondensatorët, etj. -Ka vlerë të lartë të rezistencës specifike elektrike -me rritjen e temperaturës i bjen rezistenca -permitiviteti relativ i vajit është 2.1-2.3.


Për përdorim duhet të ketë humbje sa më të vogla dielektrike Relativisht shpejt i prishen vetitë dielektrike gjatë përdorimit si material izolues Uji, shtesat dhe lirimi i gazrave ia dobësojnë shumë vetitë dielektrike Proceset që shkaktojnë prishjen e vetive të vajit mineral janë: -zhvillimi i procesit të oksidimit të vajit, në kontakt me ajrin -ndikimi i temperaturës


-kontakti me metale që janë katalizatorë të vjetrimit të vajit -ndikimi i dritës -ndikimi i intensitetit të fushës elektrike, etj. Elementet që e ngadalësojnë vjetërsimin e materialeve- inhibitorë. -Vaji izolues dhe avujt e tij-janë material djegës Veçoritë themelore të vajit mineral

Vlerat numerike

Dendësia [kg/m3] Viskoziteti kinetik [m2⋅s-1] - në temperaturë 30°C - në temepraturë 20°C Temperatura e kalljes së avujve [°C] Soliditeti dielektrik në 20°C [kV/mm] Rezistenca specifike elektrike [Ωm] - në 20°C - në 100°C Humbjet dielektrike tgδ - në temperaturë 20°C - në temperaturë 100°C Permetiviteti relativ εr

880-920 3,8 ⋅ 10-3 4,5 ⋅ 10-5 350 320 1013 1010 1-5 ⋅ 10-5 3-15 ⋅ 10-3 2,1-2,3

Disa veçori themelore të vajit mineral


Materialet izoluese organike të përfituara me përpunimin e materialeve organike natyrore Letra Përbërës kryesorë ka celulozën që përfitohet nga druri. Letra izoluese -nga celuloza e pastër-kalon nëpër cilindra metalikë – nxehet –largohet lagështia e tepërt. -Izolimin e kabllove energjetikë, mbështjellës të kabllove elektrike,izolimin e vazhdimeve te pështjellat e makinave elektrike dhe transformatorëve, në mes elektrodave të kondenzatorëve,etj.


Celuloza ka permitivitet të madh dielektrik Humbjet dielektrike të letrës janë të vogla Rezistenca specifike elektrike dhe soliditeti dielektrik të mëdha Veçoritë e letrës Dendësia (kg/m3) Soliditeti në terheqje [Nmm-2] Rezistenca spec. e brendshme [Ωm] Soliditeti dielektrik [kV/mm] Permetiviteti relativ [εr] Këndi i humbjeve diel. tgδ për 50 Hz

Letra për transformatorë

Letra për kablla

670-700 60-80 1013-1015 10-14 2 4⋅10-5

600-750 6-80 1013-1015 10 1,5-3,5 4⋅10-5

Veçoritë themelore elektrike dhe mekanike të letrës

Letra thithë shumë ujë - ia ndryshon shumë vetitë dielektrike ( e zvogëlon rezistencën specifike elektrike dhe e rrit dielektricitetin relativ)


Lagështia i rritë humbjet dielektrike dhe e zvogëlon soliditetin dielektrik dhe vetitë mekanike.

Varësia e rezistencës specifike të letrës letrës së së kabllove nga sasia e lagështisë

Varësia e tgδ të kondensatorit nga lagështia, për frekuencë 50Hz


Varësia e permitivitetit dielektrik të letrës nga sasia e thithjes së ujit

Letra impregnohet me ndonjë material izolues të lëngët, me llakra ose rrëshira izoluese artificiale( më së shpeshti përdoret vaji mineral)fitohen letra të ndryshme të impregnuara. Vlera e soliditetit dielektrik rritet rreth 10kV/mm.

Në këto veti ndikon edhe kualiteti i vet letrës dhe kualiteti i vajit


Gjatë përdorimit të letrës si material izolues, duhet kushtuar kujdes trashësisë së saj e cila ndryshon -për kondensatorë - trashësi (5-30)10-3mm -për kabllo - trashësi (15-170)10-3mm -për transformatorë - trashësi më e madhe Rezultate të mira - impregnimi me rrëshira dhe llakra që mundësojnë edhe ngjitjen e letrës tërësi të forta mekanike Kur impregnimi bëhet me bakelit - letra e bakelizuar - veti të posaçme izoluese.


Ju lutem qetĂŤsi!


Materialet izoluese sintetike organike Përfitohen në mënyrë artificiale me sintezën e materialeve shumëmolekulare me prejardhje organike me polimerizim, polikondenzim apo poliadicion. Veti të mira elektrike, termike dhe mekanike. Sipas reagimit ndaj ndryshimit të temperaturave: -termostabile dhe -termoplastike Polikondenzimi - bashkimi i molekulave të vogla(monomere) të njëjta ose të llojeve të ndryshme në molekula të mëdha, me ndarje të produkteve molekulare(ujit,gazrave,acideve,etj.)


Ky proces mund të ndërprehet e pastaj të vazhdojë.(materiale termostabile) Produkti final nuk ka përbërje të njëjtë me përzierjen e lëndës së parë. Polimerizimi - bashkimi i një numri të madh molekulash të njëjta me lidhje të pangopura (monomere) në molekula të mëdha(polimere)materiale termoplastike. Produkti final ka strukturë të njëjtë si edhe lënda e parë.Ky proces nuk guxon të ndalet.


Poliadicioni – bashkimi shkallë-shkallë i një numri të madh llojesh të ndryshme molekulash të vogla në molekula të mëdha, gjatë të cilit proces bëhet zhvendosja intermolekulare e atomit të hidrogjenit. Prodhimet finale –strukturë të njëjtë me lëndën e parë. Materialet sintetike termoplastike Fenoplastet-me polikondenzim Aminoplastet-polikondenzim Rrëshirat poliestere dhe rrëshirat epokside (poliadicion)


Materialet termoplastike izoluese -Materialet e përfituara me procesin e polimerizimit (raste të rralla me polikondenzim) Polietileni -Përfitohet nga etileni(shtypje e lartë dhe temperaurë 200°C),me katalizatorë edhe në shtypje atmosferike dhe temperaturë dhome. Veçoritë e materialev Dendësia (kg/m3) Sol. në tërheqje (Nmm-2) Koef. ter. i zgjatjes (°C)10-

Fenoplastet Amilini 1250-1300 12201250 49-56 60-70

Aminoplastet: Poliesteri Poliamid. Rrëshirat Urea Mellamini epokside 1400-1500 14001100-1240 1140 1110-1240 1550 56-92 56-92 23-70 70 80-90

Rrëshirat silikone 16001750 28-49

25-60

50-60

27

40

80-135

100

60

120

82-88

76

100

110-120

100-120 140

180

109-1016

109-1015

1010-1011

1010-1011 1011-1012

1011

1011-1012

1012-1014

0,06-0,1 5-6,5 12-16

0,002 3,7-3,8 19-20

0,03 7,0-7,4 12-16

0,045 9,0-95 12-16

0,003 3-4 15-18

0,014 4,1 15

0,001 3-9 16

3,5 18

e vogël

e vogël

e mjaft.

e mjaft.

e vogël

e vogël

e vogël

e mirë

0,1-0,2

0.01-0.08 0.5-0.7

0.3-0.6

0.1-0.6

1.5

0.14

0.1

6

Varësia e εr dhe tgδ nga temperatura për polietilenin

Qëndrueshmëri a termike (°C) Rezistenca spec. elektrike (Ωm) tgδ Permetiviteti εr Sol. dielektrik (kV/mm) Qëndrushmëria ndaj harkut el. Thithja e ujit (për 24h (%)

Veçoritë themelore të materialeve dielektrike sintetike termoplastike


Varësia e εr dhe e tgδ nga frekuenca për polietilenin

Makromolekulat e polietilenit - degëzohen (varet nga dendësia e tij) - përcakton vetitë termike dhe mekanike -Polietileni i butë -Polietileni i fortë. Polietileni ngadalë vjetrohet, nga ndikimi i rrezeve të diellit - humb elasticitetin.


Pa defekte duron temperaturat 50°-80°C. Ka veti të mira elektrike - material jopolar. Ka tgδ të vogël dhe εr të vogël ( nuk ndryshojnë me f dhe T );përpunohet lehtë, i papërshtatshëm për ngjitje Përdorimi:Izolim në TTL dhe kabllo koaksialë Polistiroli Përfitohet nga etileni dhe benzoli (polimerizim) Rrëshira e polistirolit - e fortë, e tejdukshme – pllaka, fije dhe folie


-Veti të mira mekanike dhe elektrike -ka tgδ të vogël -I qëndron lagështisë,vajrave dhe acideve -Përdoret si izolim në teknikën e frekuencave të larta Qëndrueshmëria e vogël termike - kufizon përdorimin në energjetikë Polivinilkloridi(PVC) -Prodhim i vinilkloridit (polimerizim) -Pasi përmban klor - material polar Zbutet në 80°C - kufizon përdorimin e tij PVC- i qëndron acideve,alkooleve, vajit mineral dhe gazrave


-Gjysmëprodhime në formë pllakash,gypash, shiritash,fijesh,foliesh,etj. Përdoret si izolim i përçuesve (material i butë) -ka tgδ të madhe - kufizon përdorimin në teknikën e frekuencave të larta VEÇORITË

Polistiroli

Polietileni

PVC

Tefloni

PET

1180-1200

920-940

1400-1750

2100-2300

1330-1400

35-63

10-14

28-50

14-32

160

Qendruesh. termike°C

65-96

100

60-70

260

150

Rezis.spec. elek. Ωm

1015-1016

1013-1015

1012-1014

10-13-1014

1015-1017

Këndi i humbjeve, tgδ

1-3⋅10-4

2⋅10-4

30-80⋅10-14

2⋅10-4

20-40⋅10-4

Permetiviteti relativ

2,45-2,65

2,3

3-5

2

3

Sol. dielek. Ed [kVmm-1]

20-35

18-20

14-20

20-30

160

Qendruesh. ndaj harkut

e vogël

e vogël

e vogël

e mirë

e vogël

Thithja e ujit (%)

0,03-0,05

0,01

0,1

0,005

0,2-0,4

Koef. ter. zgjatj. 10-6⋅°C-1

60-80

160-180

-

10

-

Dendësia [kg/m3] Sol. në tërheqje

Nmm-2

Disa veçori themelore te materialeve dielektrike sintetike


Fluoroplastet -Materiale termoplastike -Qëndrueshmëri të madhe termike (nuk digjen) dhe kimike -Veti të mira elektrike dhe janë johigroskopike -Politetrafluoretileni (teflloni) - përfaqësues kryesorë

Varësia e εr dhe e tgδ nga temperatura për tefllonin


-ka tgδ dhe εr të vogël (nuk varen nga f dhe T) -Nuk i ndryshojnë vetitë(-60°C-250°C).

Varësia e er dhe tgδ nga frekuenca për tefllonin

Teflloni - fitohet vështirë dhe është i shtrenjtë Polietilentereftalati(PET) -ka rezistencë të madhe termike(150°C) -ka veti të mira mekanike,elektrike dhe është johigroskopik


-ka soliditet dielektrik të madh(Ed=160kV/mm) -PET prodhohet në formë fijesh dhe foliesh Përdoret për izolim të përçuesve, te kondensatorët,etj. Kushton shtrenjtë. Ellastomerët -Materiale organike (polimerizues) Me përpunim iu ipet forma e dëshiruar –me vullkanizim bëhen elastike. -Veti të dobëta elektrike dhe mekanike Me vullkanizim - goma e butë ose e fortë (sasia e fosforit)


Ellastomeri i parë - kauquku natyror (goma nga vullkanizimi i kauqukut) Goma-tek përquesit e TU,vjetrohet shpejtë, ndikohet nga temperatura,vaji mineral etj. goma zëvendësohet me ellestomer artificial(sintetikë) - kauquku sintetik,etj. -rritet qëndrueshmëria termike(180°C),nuk ndikohen nga vaji mineral ,uji, benzina,etj. Silikonet Në mes materialeve organike dhe inorganike te materialet organike - C (H,O,N,S,etj) te materialet inorganike – nuk merr pjesë C


Materialet organike - veti të mira elektrike, qëndrueshmëri termike dhe mekanike të vogël, tretshmëri dhe elasticitet Materialet inorganike - veti të këqija elektrike, qëndrueshmëri termike dhe mekanike të madhe, jotretshmëri dhe joelasticitet Silikonet-vetitë e mira të dy materialeve -Kanë qëndrueshmëri të madhe termike(-60°C +180°C). Përdoret si rrëshirë termoplastike,vaj izolues, paste,etj. Impregnim dhe llakim të shtresave izoluese dhe izolim të përquesve - kushtojnë shtrenjtë.


Vaji silikon – shumë pak ndryshon viskoziteti me temperaturën. Temperatura e punës është -50°C-250°C. Përdoret sidomos te transformatorët energjetikë Llaknat izoluese Përzierje rrëshirash,bitumenit dhe vajrave në tretës që avullohen lehtë.Pas pjekjes dhe tharjes-gjendje të ngurtë. përdoren për impregnim,si masë lidhëse, lyerjen e sipërfaqeve të materialeve- rritet soliditeti dielektrik, rritet përqueshmria termike, zvogëlohet higroskopiteti,etj.


Me llakna lyhen përquesit nga Cu dhe Alpështjellat e makinave rrotulluese, transformatorëve,etj.-rritet koeficienti i mbushjes Llaknat emajluese-thahen në furra në 400°C. Gazrat izoluese -mbushin hapësirën në të cilën vendosen, tgδ dhe εr të vogël, rezistencë të madhe specifike, mundësi regjenerimi spontan pas qpimit,etj. Gazi më i përhapur izolues-ajri(ndikohet nga lagështia, temperatura, ndotjet Ajri - izolator i brendshëm nën shtypje të larta -Ndërprerësat pneumatik të TL


Heksafloruri i Sulfurit (SF6) , freoni, azoti,etj. -bën shuarjen e harkut elektrik-duke i thithë elektronet e lira si “shpuzë”dhe dejonizon hapësirën. SEE me SF6 kanë 10% të dimensioneve të SEE klasike. Veti negative të SF6 : 1.çmimi i lartë 2.prezenca e avujve të ujit 3.zbrazjet e pjesërishme-zbërthimi i SF6. Hidrogjeni –si gaz izolues për ftofje te makinat elektrike.


Materialet dielektrike jolineare a)Materiale feroelektrike, Materiale b)Materiale piezoelektrike dhe senjetoelektrike c)Materiale elektrete -Kanë ngjashmëri me materiale feromagnetike Materialet feroelektrike – temperaturë në të cilën materialet i ndryshojnë shumë vetitëtemperatura Kiri (për dielektrikët). Te kripa e Senjetit - dy temperatura Kiri – gjendje paraelektrike


Nën vlerën e temperaturës Kiri dhe mbi vlerën e saj (kur janë dy temperatura Kiri) - polarizimi nuk është linear me intensitetin e fushës elektrike - materiale dielektrike jolineare. Polarizimi i materialeve feroelektrike varet edhe nga fusha elektrike e mëparshme - histereza dielektrike (varet nga P dhe D, që shkaktohen nga E )

Histereza e materialeve feroelektrike


Paraqitja e histerezës te materialet dielektrikemerret një mostër e papolarizuar e materialit feroelektrik dhe futet në mes pllakave të një kondensatori - kyqet tensioni Kur fusha ndryshon nga 0 deri te Emax -polarizimi ndryshon sipas lakores 0-1- lakorja e polarizimit të parë. Kur zvogëlohet fusha elektrike-zvogëlohet edhe polarizimi i materialeve feroelektrike-lakorja 1-2. Kur E=0, polarizimi do të jetë i ndryshueshëm nga 0. Polarizimi i mbetur(remanent) - Pr . Kur rritet fusha në drejtim të kundërt - polarizimi zvogëlohet-lakorja 2-3 dhe për E=-Ec - polarizimi 0.


Ec - fusha koercitive Kur rritet edhe më fusha deri te E=-Emax, polarizimi dryshon sipas lakores 3-4 dhe 4-5-1. Kur fusha ndryshon prej Emax deri - Emax dhe prej -Emax në Emax, P varet nga E sipas një lakoreje të mbyllur.(Njëjtë vlen edhe për vektorin e çvendosjes D dhe intensitetin e fushës E). Varësitë e P me E dhe D me E te materialet feroelektrike - temperaturë të caktuar(diapazon) janë të polarizuar spontanisht- domene( momentet elektrike dipole janë orientuar në një drejtim dhe kahje) Vektori i polarizimit P të disa domeneve janë të orientuar në mënyrë kaotike, kur nuk ka fushë elektrike.


a) Materiali feroelektrik makroskopikisht i apolarizuar. b) materiali feroelektrik i vendosur në fushë të jashtme elektrike.

Materialet feroelektrike - makroskopikisht të papolarizuara. Nën ndikimin e fushës elektrike- bëhet orientimi i domeneve të P në kahje të fushës elektrike. Materialet feroelektrike të polarizuara edhe në mungesë të fushës elektrike (Pr≠0 gjatë E=0) . Te materialet feroelektrike definohen: Permitiviteti fillestar, maksimal dhe diferencial.


Permitiviteti fillestar:

D E→0 E

ε i = lim

Permitiviteti maksimal:

D εm = E

Permitiviteti diferencial:

εd =

dD dE

Materialet feroelektrike - anizotrope dhe kanë: 1. Cikël histereze të P(D) nga E 2. Permitivitet të madh në fillim 3. Varësi të theksuar të permitivitetit nga temperatura 4. Varësi të madhe të permitivitetit nga fusha elektrike 5. Varësi të tangjensit të këndit të humbjeve nga frekuenca 6. Ndryshime të koeficientit të bymimit linear, modulit të elasticitetit, etj. nga temperatura.


Mbi temperaturën Kiri (ose jashtë intervalit ndërmjet dy temperaturave Kiri) ,materialet feroelektrike - materiale dielektrike lineare C Permitiviteti dielektrik afër pikës Kiri: ε = T − T C C ε = dhe ε = me dy temperatura Kiri. T −T T −T Klasifikimi i materialeve feroelektrike -strukturës kristalore, lidhjeve kimike, përdorimit, etj. Kripa e Senjetit ( Seignette,1655 ) -Nga thartina natyrore e verës –kripa dyfishe e thartinës së Na-K me katër molekula të ujit kristalik:NaKC4H4O6˙4H2O r

c

1

r

2

r

C1

C2


Kristali i kripës së senjetit

Kripa e senjetit- veti feroelektrike,monokristalor Veçoritë e kripës Dendësia (Mg/m3) Masa molekulare Temperatura e shkrirjes (°C)

Vlerat numerike 1,77 282, 184 Gjatë temperaturave 55°C shndërrohet në tartarat te natriumit dhe kalium Temperatura Kiri e sipërme +24°C Temperatura Kiri e poshtme -18°C 900 εr (23°C) gjatë lkHz 0,1 tgδ (23°C) gjatë lkHz 1010-1011 Rezistenca specifike elektrike (Ωm) Fortësia dielektrike (MV/m) 60 tgδ, εr, dhe ρ maten për fusha të dobëta elektrike E<5kV/m

Disa veçori të kripës së senjetit

Varësia e εr e krypes së senjetit prej temperaturës gjatë gjatësisë së boshteve të kristaleve, për 50Hz dhe fusha të dobëta


Varësia e polarizimit spontanP, të kripës së senjetit dhe kripës së rëndë të saj prej temperaturës gjatë fushave të dobëta.

Kur H2 zëvendësohet me deuteriumin - kripa e rëndë e Senjetit Veçoritë

Formula kimike

Struktur a kristalor e

Temperatura Kiri

P (µC/cm2)

Tartarat Li dhe amoniumi

LiNH4H4O6H2O

Rombike

175°C

0,22 (175°C)

Tartarat Li dhe taliumi

LiTlC4H4O6H2O

Rombike

-263°C

0,14(272°C)

Kripa e rëndë e senjetit

KNaC4H2D2O6⋅4D2 O

Monolite

+35°C 220°C

0,37(6°C)

Disa veçori feroelektrike të materialeve dielektrike

Varësia e er e kripës së rëndë të senjetit prej temperaturës, gjatë ndikimit të fushave të dobëta dhe frekuencës prej 50Hz


-Përdoret për shtresa akustike absorbuese Materialet piezoelektrike (Pierre dhe Jacques Curie, 1880) Paraqitja e ngarkesave në sipërfaqe të materialeve dielektrike dhe polarizimi i brendshëm i dielektrikut nën ndikimin e veprimeve mekanike – piezoelektricitet Pi = d ik Tk

,ku i,k=1,2,3.

Eksiston edhe fenomeni i kundërt me efektin piezoelektrik X i = d ik E k ,ku i,k=1,2,3.


Kuarci (dioksidi i Si – SiO2) Dy modifikime: i djathtë dhe i majtë

Format ideale të kristaleve të kuarcit a) kuarci i djathtë (a kuarci), b) kuarci i majtë (b kuarci).

-Veti të mira mekanike dhe i qëndrueshëm ndaj proceseve kimike. Përdoret si stabilizator dhe filtër frekuencash, gjeneratorë i oscilimeve të ultrazërit dhe për matjen e madhësive mekanike (piezometria) .


Elektretet - edhe pas ndërprerjes së fushës, mbesin gjithmonë të polarizuara-burime të fushës elektrike - termoelektretet - fotoelektretet - elektroelektretet - mekanoelektretet - magnetoelektretet, etj. Te elektretet - dy forma të elektrizimit: homoelektrizuese dhe heteroelektrizuese


Paraqitja skematike: a)homoelektrizimit dhe b) heteroelektrizimit të elektreteve

Varësia kohore e dendësisë sipër.e cila mbështetur në elek.pozitive: a) forma e heteroelektricitetit, b) forma e homoelektrizimit dhe c) rasti kur së pari mbizotëron heteroelektriciteti e pastaj homoelektriciteti.


Elektretet e formës homoelektrike kanë kohëzgjatje më të madhe të gjendjes së elektrizuar se heteroelektretet. Elektretet e materialeve organike ndahen në dy grupe: 1.Elektretet e përfituara herët :dyllit të bletëve dhe karbnaubi,rrëshirave natyrore (qehlibarit,kollofoniumit,etj) - termoelektrete 2. Elektretet nga materiet organike polimere: polietilenteraftalati(PET), polikarbonati, polipropileni, politetrafluoretileni (PTFE),etj. Elektretet e materialeve inorganike përfitohen më së shumti nga materialet qeramike.


Përcaktimi eksperimental i disa vetive elektrike të materialeve dielektrike Materialet dielektrike-rëndësi të madhe për punën e aparateve elektrike. Gjatë kohës materialet dielektrike vjetërsohen, prandaj duhet të kontrollohen me qëllim të verifikimit të vetive të tyre, si: - fortësisë dielektrike dhe tensionit të shpimit, rezistencës elektrike specifike sipërfaqësore dhe vëllimore, rezistenca e izolimit, humbjet dielektrike dhe permitiviteti dielektrik, rezistenca e materialeve dielektrike nga rrymat sipërfaqësore, etj.


Shqyrtimi i fortësisë dielektrike te trupat e ngurtë-dallon nga trupat e lëngët dhe të gaztë.

Forma dhe mënyra e vendosjes së elektrodave për shqyrtimin e fortësisë dielektrike të materialet e ngurta në formë pllakash trashësia e të cilave është a) më e vogël se 3mm, b) më e madhe se 3mm. Në rastin e dytë, bëhet thellimi i mostrës që t’i zvoglohet trashësia.

Elektrodat ndërtohen nga mesingu dhe kanë formë cilindrike


Për materialet e lëngëta dhe të gazta, forma e elektrodave dhe vendosja e tyre është:

Elektrodat ndërtohen nga bakri,mesingu,bronza ose qeliku që nuk ndryshket. Kur paraqitet shpimi i dielektrikut-rritet rryma dhe bjen tensioni në mostër. Tek dielektrikët e ngurtë në mënyrë vizuele vërehet vendi ku ka ndodhë shpimi.


Fortësia dielektrike e materialeve llogaritet me U shprehjen: E = d [kV/mm] Për një material bëhen disa matje,nga të cilat merret vlera mesatare Gjatë shqyrtimit të fortësisë dielektrike të materialeve të gazëta dhe të lëngëta,tensioni rritet për 2kV/s.(matjet përsëriten 6 herë). Matja e rezistencës elektrike te materialet izoluese-ngjashëm si te materialet përquese. Përcaktohet rryma dhe tensioni(metoda I-U) shp

shp


a)

b)

c)

Elektrodat për matjen e rezistencës vëllimore dhe sipërfaqësore të mostrave të materialeve dielektrike a) dhe b) në formë pllakash dhe c) në formë gypash.


Rezistenca vëllimore specifike e materialeve dielektrike: ρv = S Rv δ Rezistenca elektrike sipërfaqësore e mostrës: P ρs = Rs s

Për matje shfrytëzohet tensioni i njëkahshëm 100, 500 dhe 1000V. Përcaktimi eksperimental i tgδ dhe εr te materialet dielektrike Dy parime: parimi i baraspeshimit dhe rezonancës.


Skema ekuivalente e urës së Sheringut

Skema ekuivalente Q-metrit për përcaktimin e tgδ dhe εr te materialet dielektrike

Në njërin krah të urës vendoset kondensatori me dielektrik,të cilit i caktohet tgδ dhe Rx. Duke ndryshuar R1 dhe C1 arrihet baraspesha e urës dhe vlen: ⎛ 1 ⎞ 1 R2 = ⎟ ⎜ Rx + jωCx ⎠ 1 + jωC1 R1 ωC ⎝


Prej nga: dhe tgδ x = ωCx Rx = ωC1R1 Permitiviteti i materialeve dielektrike llogaritet me: C Cx = C

R1 R2

dhe

Rx = R2

εr =

x

C0

C1 C


Pyetje?


Ju faleminderit pĂŤr vĂŤmendjen!


KAPITULLI I TRETE-MATERIALET IZOLUESE