بخشی از پاورپوینت
اسلاید 1 :
تخليه سطحي
مقصود از تخليه سطحي، تخليه‌اي است كه بر روي سطح عايق جامد يا مايع صورت گيرد. در حقيقت، اين سطح فصل مشترك دو نوع عايق جامد و گاز، جامد و ميع و يا مايع و گاز است. استقامت الكتريكي اين فصل مشترك معمولاً كمتر از استقامت الكتريكي هر يك از دو عايق است. براي روشن شدن مطلب، آزمايش زير را انجام مي‌دهيم:
اسلاید 2 :
آزمايش
دو الكترود صفحه‌اي را به فاصله معين d از يكديگر در هوا قرار مي‌دهيم و ولتاژ بين دو صفحه را بالا مي‌بريم تا شكست ايجاد شود. ولتاژ شكست را يادداشت مي‌كنيم و U1 مي‌ناميم. در مرحله بعد، مطابق شكل زير يك عايق جامد مانند شيشه يا چيني يا فيبر استخواني را بين دو صفحه قرار مي‌دهيم و آزمايش را تكرار مي‌كنيم. ولتاژ شكست را U2مي‌ناميم. ولتاژ U2 كمتر از ولتاژ U1 است و تخليه بر روي سطح عايق جامد يعني فصل مشترك عايق‌هاي جامد و گاز انجام مي‌شود، در صورتي كه استقامت الكتريكي ماده عايق جامد (شيشه، چيني، فيبر استخواني) بيشتر از استقامت الكتريكي هوا در شرايط عادي است.
اسلاید 3 :
مهمترين دليل اين مطلب، آلودگي در سطح عايق جامد است. اين آلودگي خواهي نخواهي بر روي فصل مشترك وجود دارد و باعث افزايش قابليت هدايت الكتريكي در اين سطح مي‌گردد. اين آلودگي ناخواسته البته يكنواخت نيست و در نتيجه تقسيم ولتاژ بر روي سطح عايق جامد نيز يكنواخت نخواهد بود. پس در قسمتي از اين سطح (قسمت تميز) شدت ميدان الكتريكي بزرگ مي‌شود و در قسمت ديگر (قسمت آلوده) شدت ميدان كوچك مي‌گردد. شدت ميدان بزرگ باعث شكست مي‌شود و شرايط شكست در تمام طول را فراهم مي‌كند. با شكست عايق در يك قسمت، كل ولتاژ در قسمت ديگر افت مي‌كند و شدت ميدان در آن قسمت بالا مي‌رود.
اسلاید 4 :
دلايل ديگر شكست بر روي فصل مشترك، ناهمواري اين سطح و افزايش شدت ميدان الكتريكي در فرورفتگي‌هاست. دليل ديگر لبه‌هاي نشست عايق جامد بر روي الكترودهاست. در اين لبه‌ها، به دليل اينكه ضريب دي الكتريكي عايق جامد بزرگتر از ضريب دي الكتريكي گاز است، شدت ميدان الكتريكي بالا مي‌رود و باعث شروع تخليه مي‌گردد. دليل ديگر اين است كه عايق به صورت كامل بر روي الكترود نمي‌نشيند و در اين محل نيز شدت ميدان به نسبت ضرايب دي الكتريكي دو عايق بالا مي‌رود. اين نكات در شكل زير نشان داده شده است.
اسلاید 5 :
در تخليه سطحي، اگر سطح عايق را صاف درنظر بگيريم، شدت ميدان الكتريكي بر روي فصل مشترك دو عايق و در هر يك از دو عايق مجاور برابر است. آزمايش نشان مي‌دهد كه اگر طول فصل مشترك را با شكل دادن به عايق زياد كنيم، استقامت الكتريكي بالا مي‌رود. از اين رو براي جلوگيري از تخليه سطحي، در سطح عايق جامد با روش‌هاي مختلف، فرورفتگي و برآمدگي ايجاد مي‌كند يا اين سطح را نسبت به خصوص نيرو مايل انتخاب مي‌كنند تا شدت ميدان بر روي آن كاهش يابد. به اين دليل مقره‌هاي فشار قوي داراي شيارها و برآمدگي‌هايي هستند. طول كوتاهترين نخي را كه مي‌توان بر روي سطح عايق خواباند و از يك الكترود به الكترود ديگر رساند، طول خزندگي گويند. اين طول را براي مقره‌ها بسته به آلودگي محيط و ولتاژ نامي مقره انتخاب مي‌كنند. استانداردها، براي انتخاب طول خزندگي بسته به ميزان آلودگي دستورالعمل دارند. مهمترين آلودگي‌ها، نمك دريا همراه با رطوبت است. آلودگي‌هاي صنعتي نيز مهم هستند.
اسلاید 6 :
شكل (الف) زير، يك مقره آويز براي هواي آزاد و شكل (ب) دو نوع پايه عايق براي پست‌هاي گازي را نشان مي‌دهد كه در آنها طول خزندگي با شيارها افزايش داده شده است. در يك مورد علاوه بر شيار، عايق نسبت به خطوط نيرو، مورب است.
اسلاید 7 :
تخليه خزنده
در تخليه خزنده خطوط نيرو در امتداد فصل مشترك نيست، ولي شدت ميدان الكتريكي بر روي سطح و در امتداد فصل مشترك در بعضي قسمت‌ها بسيار بزرگ است. اين بزرگ شدت ميدان در بعضي قسمت‌ها معمولاً از طرز خاص ساختمان الكترودها و عايق ناشي مي‌شود. براي مثال اگر مطابق شكل زير دو الكترود يكي به صورت صفحه و يكي به صورت تيغه (ورقه) يا ميله همراه با يك عايق جامد به صورت ورقه داشته باشيم، شدت ميدان الكتريكي بر روي فصل مشترك و در اطراف الكترود تيغه‌اي بسيار بزرگ مي‌شود.
اسلاید 8 :
موارد تخليه خزنده، يعني افزايش شدت ميدان الكتريكي بر روي فصل مشترك دو عايق به دليل طرز خاص ساختمان دستگاه، بسيار زياد است. اين مورد در سركابل، مقره عبوري يا بوشينگ، سيم‌پيچ ژنراتور و موتورهاي الكتريكي فشار قوي و غيره پيش مي‌آيد. بسته به مورد و ميزان ولتاژ راه‌هايي براي كاهش اين شدت ميدان وجود دارد كه در اين بحث به رفتار عايق در چنين موردي اشاره مي‌گردد.
شكل زير، يك بوشينگ ساده را نشان مي‌دهد كه شامل يك ميله هادي در داخل، يك لوله عايق در وسط و يك لوله هادي در بيرون است. خطوط هم‌پتانسيل نيز در قسمتي از ميدان رسم شده‌اند. هرچه ضريب دي‌الكتريك عايق جامد بزرگتر باشد، شدت ميدان بر روي سطح عايق در اطراف لوله هادي بيشتر است. ظرفيت‌ها مشخص كننده يك مقسم ولتاژ هستند كه تقسيم ولتاژ بر روي آنها متناسب با آنها انجام مي شود. هرچه ضريب دي الكتريك عايق جامد بيشتر باشد، ظرفيت Co بزرگتر و افت ولتاژ بر روي ظرفيت C1 بيشتر است. در نتيجه اختلاف بين نقطه A با لوله هادي بيشتر مي‌شود.
اسلاید 9 :
در شكل زير، ميدان الكتريكي براي اين حالت همراه با شكست خطوط نيرو و هم‌پتانسيل در عبور از فصل مشترك دو عايق نشان داده شده است. اين ميدان داراي اهميت خاص مي‌باشد و مناسب است كه خوب با آن آشنا باشيم. عدد دي الكتريك عايق جامد --- در مورد شكل نسبتاً كوچك و برابر 6/1 است. با بزرگ شدن اين كميت، شدت ميدان بر روي سطح عايق و شكست خطوط نيرو و ميدان، در عبور از دو عايق بيشتر مي‌شود.
اسلاید 10 :
شكل زير، اثر تخليه خزنده بر روي سطح عايق جامد را براي ولتاژهاي ضربه مثبت و منفي نشان مي‌دهد.
