অস্তরক ক্ষতি কি এবং এটি কি কারণ

ডাইইলেক্ট্রিক ক্ষয় হল একটি অস্তরক-এ প্রতি ইউনিট সময় নষ্ট হওয়া শক্তি যখন এতে একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হয় এবং অস্তরককে উত্তপ্ত করে তোলে। ধ্রুবক ভোল্টেজে, শক্তির ক্ষয় শুধুমাত্র আয়তন এবং পৃষ্ঠের পরিবাহনের কারণে প্রবাহের শক্তি দ্বারা নির্ধারিত হয়। অল্টারনেটিং ভোল্টেজে, বিভিন্ন ধরনের মেরুকরণ, সেইসাথে সেমিকন্ডাক্টরের অমেধ্য, আয়রন অক্সাইড, কার্বন, গ্যাস অন্তর্ভুক্তি ইত্যাদির কারণে এই ক্ষতিগুলি ক্ষতির সাথে যুক্ত হয়।

সবচেয়ে সহজ ডাইইলেকট্রিক বিবেচনা করে, আমরা একটি বিকল্প ভোল্টেজের প্রভাবে এটিতে ছড়িয়ে পড়া শক্তির জন্য অভিব্যক্তি লিখতে পারি:

পা = U·I,

যেখানে U হল ডাইলেকট্রিকে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ, Aza হল ডাইলেকট্রিকের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্টের সক্রিয় উপাদান।

অস্তরক সমতুল্য সার্কিট সাধারণত একটি ক্যাপাসিটর আকারে উপস্থাপিত হয় এবং সিরিজে সংযুক্ত একটি সক্রিয় প্রতিরোধ। ভেক্টর ডায়াগ্রাম থেকে (চিত্র 1 দেখুন):

আজা = ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট·tgδ,

যেখানে δ — মোট কারেন্ট I এবং এর ক্যাপাসিটিভ উপাদান ইন্টিগ্রেটেড সার্কিটের ভেক্টরের মধ্যে কোণ।

অতএব

Pa = U·ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট·tgδ,

কিন্তু বর্তমান

ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট = UΩ C,

কৌণিক কম্পাঙ্কে একটি ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স কোথায় (প্রদত্ত অস্তরক) ω।

ফলস্বরূপ, ডাইইলেকট্রিক মধ্যে শক্তি dissipated হয়

Pa = U2Ω C·tgδ,

অর্থাৎ ডাইলেকট্রিকে অপসারিত শক্তি ক্ষয় কোণের স্পর্শকের সমানুপাতিক যাকে δ বলা হয় অস্তরক ক্ষতি কোণ বা কেবল ক্ষতির কোণ। এই কোণ δ k ডাইলেকট্রিকের গুণমানকে চিহ্নিত করে। কোণ di বৈদ্যুতিক ক্ষতি δ যত ছোট, অন্তরক উপাদানের অস্তরক বৈশিষ্ট্য তত বেশি।

ভাত। 1. বিকল্প ভোল্টেজের অধীনে একটি ডাইইলেকট্রিকে স্রোতের ভেক্টর ডায়াগ্রাম।

কোণ δ ধারণার প্রবর্তন এটি অনুশীলনের জন্য সুবিধাজনক, কারণ অস্তরক ক্ষতির পরম মানের পরিবর্তে, একটি আপেক্ষিক মান বিবেচনা করা হয়, যা বিভিন্ন মানের ডাইলেট্রিক্সের সাথে নিরোধক পণ্যগুলির তুলনা করা সম্ভব করে তোলে।

গ্যাসে অস্তরক ক্ষতি

গ্যাসগুলিতে অস্তরক ক্ষতি কম। গ্যাস আছে খুব কম বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা… তাদের মেরুকরণের সময় ডাইপোল গ্যাসের অণুগুলির অভিযোজন অস্তরক ক্ষতির সাথে থাকে না। যোগ tgδ=e(U) বলা হয় আয়নকরণ বক্ররেখা (চিত্র 2)।

ভাত। 2. বায়ু অন্তর্ভুক্তি সহ অন্তরণ জন্য ভোল্টেজ একটি ফাংশন হিসাবে tgδ পরিবর্তন

ক্রমবর্ধমান ভোল্টেজ সহ একটি ক্রমবর্ধমান tgδ কঠিন অন্তরণে গ্যাসের অন্তর্ভুক্তির উপস্থিতি মূল্যায়ন করতে পারে। গ্যাসের উল্লেখযোগ্য আয়নকরণ এবং ক্ষতির সাথে, উত্তাপের উত্তাপ এবং ভাঙ্গন ঘটতে পারে।অতএব, উৎপাদনের সময় গ্যাসের অন্তর্ভুক্তি অপসারণ করার জন্য উচ্চ-ভোল্টেজ বৈদ্যুতিক মেশিনের উইন্ডিংগুলির নিরোধক একটি বিশেষ চিকিত্সার অধীন - ভ্যাকুয়ামের নীচে শুকানো, চাপের মধ্যে একটি উত্তপ্ত যৌগ দিয়ে নিরোধকের ছিদ্রগুলি পূরণ করা এবং চাপ দেওয়ার জন্য ঘূর্ণায়মান।

বায়ু অন্তর্ভুক্তির আয়োনাইজেশন ওজোন এবং নাইট্রোজেন অক্সাইড গঠনের সাথে থাকে, যা জৈব নিরোধকের উপর ধ্বংসাত্মক প্রভাব ফেলে। অসম ক্ষেত্রে বাতাসের আয়নকরণ, উদাহরণস্বরূপ, পাওয়ার লাইনে, দৃশ্যমান আলোর প্রভাব (করোনা) এবং উল্লেখযোগ্য ক্ষতির সাথে থাকে, যা সংক্রমণ দক্ষতা হ্রাস করে।

তরল অস্তরক ক্ষতি

তরলে অস্তরক ক্ষতি তাদের গঠন উপর নির্ভর করে। অমেধ্য ছাড়া নিরপেক্ষ (অ-পোলার) তরলগুলিতে, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা খুব কম, তাই তাদের মধ্যে অস্তরক ক্ষতিও কম। উদাহরণস্বরূপ, পরিশোধিত কনডেন্সার তেলের একটি tgδ আছে

প্রযুক্তিতে, পোলার তরল (সোভোল, ক্যাস্টর অয়েল ইত্যাদি) বা নিরপেক্ষ এবং দ্বিপোলার তরলের মিশ্রণ (ট্রান্সফরমার তেল, যৌগ, ইত্যাদি), যেখানে অস্তরক ক্ষতি নিরপেক্ষ তরলগুলির তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে বেশি। উদাহরণস্বরূপ, 106 Hz ফ্রিকোয়েন্সি এবং 20°C (293 K) তাপমাত্রায় ক্যাস্টর অয়েলের tgδ হল 0.01।

মেরু তরলগুলির অস্তরক ক্ষতি সান্দ্রতার উপর নির্ভর করে। এই ক্ষতিগুলিকে ডাইপোল লস বলা হয় কারণ এগুলি ডাইপোল মেরুকরণের কারণে হয়।

কম সান্দ্রতায়, অণুগুলি একটি ঘর্ষণহীন ক্ষেত্রের ক্রিয়াকলাপের অধীনে থাকে, এই ক্ষেত্রে ডাইপোল ক্ষয়ক্ষতি কম হয় এবং মোট অস্তরক ক্ষতি শুধুমাত্র বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার কারণে হয়। ক্রমবর্ধমান সান্দ্রতার সাথে ডাইপোলের ক্ষতি বৃদ্ধি পায়।একটি নির্দিষ্ট সান্দ্রতাতে, ক্ষতি সর্বাধিক হয়।

এটি এই সত্যের দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে পর্যাপ্ত উচ্চ সান্দ্রতায় অণুগুলির ক্ষেত্রের পরিবর্তন অনুসরণ করার সময় নেই এবং দ্বিমেরু মেরুকরণ কার্যত অদৃশ্য হয়ে যায়। এই ক্ষেত্রে, অস্তরক ক্ষতি ছোট হয়. ফ্রিকোয়েন্সি বৃদ্ধির সাথে সাথে সর্বাধিক ক্ষতি একটি উচ্চ তাপমাত্রা অঞ্চলে স্থানান্তরিত হয়।

ক্ষতির তাপমাত্রা নির্ভরতা জটিল: tgδ ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে বৃদ্ধি পায়, সর্বোচ্চে পৌঁছায়, তারপর সর্বনিম্নে হ্রাস পায়, তারপর আবার বৃদ্ধি পায়, এটি বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বৃদ্ধির দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়। ডিপোল ক্ষয়ক্ষতি ক্রমবর্ধমান ফ্রিকোয়েন্সির সাথে বাড়তে থাকে যতক্ষণ না মেরুকরণের ক্ষেত্রের পরিবর্তন অনুসরণ করার সময় হয়, এর পরে ডাইপোল অণুগুলির আর ক্ষেত্রটির দিকে সম্পূর্ণরূপে অভিমুখী হওয়ার সময় থাকে না এবং ক্ষতিগুলি ধ্রুবক হয়ে যায়।

কম-সান্দ্রতা তরলগুলিতে, কম ফ্রিকোয়েন্সিতে পরিবাহী ক্ষতি প্রাধান্য পায় এবং ডাইপোল ক্ষতি নগণ্য হয়; বিপরীতে, রেডিও ফ্রিকোয়েন্সিতে ডাইপোল ক্ষয় বেশি হয়। অতএব, উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি ক্ষেত্রে দ্বিপোল অস্তরক ব্যবহার করা হয় না।

কঠিন অস্তরক মধ্যে অস্তরক ক্ষতি

কঠিন অস্তরকগুলিতে অস্তরক ক্ষতি নির্ভর করে গঠন (স্ফটিক বা নিরাকার), গঠন (জৈব বা অজৈব) এবং মেরুকরণের প্রকৃতির উপর। সালফার, প্যারাফিন, পলিস্টাইরিনের মতো কঠিন নিরপেক্ষ অস্তরকগুলিতে, যার কেবলমাত্র বৈদ্যুতিন মেরুকরণ রয়েছে, সেখানে কোনও অস্তরক ক্ষতি নেই। ক্ষতি শুধুমাত্র অমেধ্য কারণে হতে পারে. অতএব, এই জাতীয় উপকরণগুলি উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডাইলেক্ট্রিক হিসাবে ব্যবহৃত হয়।

অজৈব পদার্থ, যেমন শিলা লবণের একক স্ফটিক, সিলভাইট, কোয়ার্টজ এবং বিশুদ্ধ মাইকা, ইলেকট্রনিক এবং আয়নিক মেরুকরণের অধিকারী, শুধুমাত্র বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার কারণে কম অস্তরক ক্ষতি হয়। এই স্ফটিকের অস্তরক ক্ষতি ফ্রিকোয়েন্সির উপর নির্ভর করে না, এবং tgδ ক্রমবর্ধমান ফ্রিকোয়েন্সির সাথে হ্রাস পায়। তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে ক্ষয় এবং tgft বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা হিসাবে একইভাবে পরিবর্তিত হয়, সূচকীয় ফাংশনের নিয়ম অনুসারে বৃদ্ধি পায়।

বিভিন্ন রচনার চশমাগুলিতে, উদাহরণস্বরূপ, ভিট্রিয়াস ফেজের উচ্চ সামগ্রী সহ সিরামিক, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার কারণে ক্ষতি পরিলক্ষিত হয়। এই ক্ষতিগুলি দুর্বলভাবে আবদ্ধ আয়নগুলির আন্দোলনের কারণে হয়; এগুলি সাধারণত 50 - 100 ° সে (323 - 373 কে) এর উপরে তাপমাত্রায় ঘটে। এই ক্ষতিগুলি একটি সূচকীয় ফাংশনের নিয়ম অনুসারে তাপমাত্রার সাথে উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায় এবং ফ্রিকোয়েন্সির উপর খুব কম নির্ভর করে (tgδ ক্রমবর্ধমান কম্পাঙ্কের সাথে হ্রাস পায়)।

অজৈব পলিক্রিস্টালাইন ডাইলেকট্রিক্সে (মারবেল, সিরামিকস, ইত্যাদি), অর্ধপরিবাহী অমেধ্যগুলির উপস্থিতির কারণে অতিরিক্ত অস্তরক ক্ষতি ঘটে: আর্দ্রতা, আয়রন অক্সাইড, কার্বন, গ্যাস ইত্যাদি। একই উপাদান, কারণ পরিবেশগত অবস্থার প্রভাবে উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তিত হয়।

জৈব পোলার ডাইলেকট্রিক্সে (কাঠ, সেলুলোজ ইথার, প্রাকৃতিক দ্রবণ, সিন্থেটিক রেজিন) অস্তরক ক্ষতি হয় আলগা কণা প্যাকিংয়ের কারণে কাঠামোগত মেরুকরণের কারণে। এই ক্ষতিগুলি একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় সর্বোচ্চ তাপমাত্রার পাশাপাশি এর বৃদ্ধির সাথে ক্রমবর্ধমান কম্পাঙ্কের উপর নির্ভর করে। অতএব, এই ডাইলেক্ট্রিকগুলি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয় না।

চারিত্রিকভাবে, যৌগ দিয়ে গর্ভধারণ করা কাগজের জন্য তাপমাত্রার উপর tgδ নির্ভরতা দুটি ম্যাক্সিমা রয়েছে: প্রথমটি নেতিবাচক তাপমাত্রায় পরিলক্ষিত হয় এবং ফাইবারের ক্ষতির বৈশিষ্ট্য দেখায়, উচ্চ তাপমাত্রায় দ্বিতীয় সর্বোচ্চটি যৌগের ডাইপোল হারানোর কারণে। পোলার ডাইলেকট্রিক্সে তাপমাত্রা বাড়ার সাথে সাথে বৈদ্যুতিক পরিবাহিতার সাথে সম্পর্কিত ক্ষতি বৃদ্ধি পায়।