يتم استخدام مادة عازلة للكهرباء / مادة عازلة لعرقلة تدفق التيار. تشكل روابط أيونية ، وتتوافر المواد ذات الموصلية المنخفضة والمقاومة العالية في صورة صلبة وسائلة وغازية مثل البلاستيك المستخدم في المقابس والزيوت العازلة المستخدمة في محول ، إلخ. تتمتع هذه المواد بمقاومة عالية جدًا ، لذا فإن تدفق التيار الكهربائي يتطلب جهدًا عاليًا للغاية مثل كيلو أو ميغا فولت لإرسال بضعة مللي أمبير من التيار إليها. تُستخدم العوازل في المقام الأول للتخزين وأيضًا في جميع المعدات الكهربائية المنزلية والتجارية لعزل الموصل عن الأرض.
ما هي المادة العازلة / مادة العزل الكهربائي؟
المواد العازلة للكهرباء / المواد العازلة هي المواد التي تمنع انتقال الحرارة أو التيار الكهربائي أو الضوضاء. تحتوي جميع المواد العازلة على معامل درجة حرارة سالب للمقاومة وبالتالي تقل المقاومة مع زيادة درجة الحرارة. تعتبر وظيفة العازل مهمة للغاية ولا يمكن لأي آلة كهربائية أن تعمل بدونها ، ومعظم الانهيار في مجال الهندسة الكهربائية يرجع إلى فشل العزل. تتزايد أهمية المواد العازلة يومًا بعد يوم نظرًا لوجود عدد لا يحصى من أنواع العوازل المتوفرة في السوق. يعد اختيار النوع المناسب من المواد العازلة أمرًا مهمًا للغاية لأن عمر الجهاز يعتمد على نوع المادة المستخدمة.
أساسيات المواد العازلة
ال عوازل هي المواد التي تحتوي على ثمانية إلكترونات تكافؤ أو أقرب إلى ثمانية. عندما تكون إلكترونات التكافؤ ثمانية ، من الواضح أن الذرة في حالة مستقرة وتوفر مقاومة عالية جدًا حيث لا توجد إلكترونات حرة ، كما أن الفجوة المحظورة بين التوصيل ونطاق التكافؤ تكون أكثر. يظهر التركيب الذري لمادة النيون العازلة في الشكل أدناه.
التركيب الذري لمادة النيون العازلة
كما هو موضح في الشكل أعلاه ، تحتوي هذه الذرة على ثمانية إلكترونات في المدار الخارجي ، وبالتالي فهي مستقرة ويمكن اعتبارها عازلًا. يحتوي التركيب الذري للفلور على سبعة إلكترونات في مدارها الخارجي في إلكترون التكافؤ. يظهر التركيب الذري لمادة العزل بالفلور في الشكل أدناه.
التركيب الذري للفلور
الذرات مثل الأكسجين التي تحتوي على ستة إلكترونات فقط في إلكترون التكافؤ يمكن تصنيفها أيضًا كعازل ولكن خصائص العزل للأكسجين أقل من تلك الخاصة بالفلور والنيون.
التركيب الذري للأكسجين
الذرات التي تحتوي على ثمانية إلكترونات وسبعة إلكترونات في مدار خارجي تتصرف كعازل جيد مقارنة بالذرات التي تحتوي على ستة إلكترونات تكافؤ.
ما هو عازل الزجاج؟
في درجات الحرارة العالية ، يتم تصميم أو تصنيع العوازل الزجاجية عن طريق خلط أنواع مختلفة من المواد ، بما في ذلك الكوارتز ومسحوق الجير ، ثم تبريدها في القالب. العيب الرئيسي للعازل الزجاجي ، مقارنة بالنوع الآخر من العوازل ، يمكن ملاحظة التلوث بسهولة بواسطة العازل الزجاجي وعلى سطح العازل الزجاجي ، يمكن تقطير الرطوبة بسهولة.
ملكيات
خصائص عازل الزجاج
- قوة عازلة: القيمة التقريبية لقوة العزل هي 140 كيلو فولت / سم.
- قوة الضغط: تبلغ القيمة التقريبية لمقاومة الانضغاط 10000 كجم / سم².
- قوة الشد: القيمة التقريبية لمقاومة الشد هي 35000 كجم / سم 2.
مزايا
مزايا عازل الزجاج
- بالمقارنة مع الخزف ، فإن القوة العازلة للكهرباء عالية جدًا في عازل الزجاج
- مقاومة عالية
- قوة الشد أعلى من الخزف
- إنه أرخص من عازل البورسلين
- اقل تكلفة
ما هو عازل البوليمر؟
يُعرف عازل البوليمر أو البوليمر أيضًا باسم عازل مركب. إنها مادة عازلة خفيفة الوزن ولها قوة ميكانيكية عالية. عيب عازل البوليمر هو إذا كان هناك أي فجوة غير مرغوب فيها بين سقيفة الطقس ولب قد تدخل الرطوبة.
ملكيات
يحتوي عازل البوليمر أو البوليمر على خصائص ممتازة مثل مقاومة الماء وخفة الوزن والقدرة على مقاومة الطقس.
مزايا
مزايا عازل البوليمر
- بالمقارنة مع عازل البورسلين والزجاج ، فإن عازل البوليمر خفيف الوزن للغاية
- تكلفة التركيب منخفضة
- قوة الشد أعلى من الخزف
- أداء أفضل
ما هو عازل البورسلين؟
عازل البورسلين هو مادة عازلة لسيليكات الألومنيوم. في الوقت الحاضر ، يتم استخدام هذه المواد للعازل العلوي. أسبوع التوتر وضعف مقاومة الصدمات هو عيوب عازل البورسلين. يمكن أيضًا تسمية الخزف بالسيراميك. تطبيقات هذا العازل هي خطوط التوزيع والنقل ، العوازل ، البطانات المحولات ، وحدات الصمامات ، المقابس ، والمآخذ
ملكيات
خصائص عازل البورسلين
- قوة عازلة: القيمة التقريبية لقوة العزل الكهربائي هي 60 كيلو فولت / سم.
- قوة الضغط: تبلغ القيمة التقريبية لمقاومة الانضغاط 70000 كجم / سم².
- قوة الشد: القيمة التقريبية لمقاومة الشد هي 500 كجم / سم 2.
مزايا
مزايا عازل البورسلين
- بالمقارنة مع عازل الزجاج ، فإن القوة الميكانيكية لعازل البورسلين عالية جدًا
- تيار التسرب منخفض
- وهي أقل تأثرا بدرجة الحرارة
- حياة طويلة
- سهل الصيانة
- مرن للغاية
- موثوق بها للغاية
خواص المادة العازلة
يجب ألا تعمل جميع العوازل عند استخدامها كعازل على نطاق واسع من الجهد الكهربائي فحسب ، بل يجب أن تكون قوية ميكانيكياً. يجب ألا تتأثر بالحرارة والجو والتأثيرات الكيميائية ويجب أن تكون خالية من التشوه الناتج عن الشيخوخة. لذلك قبل اختيار مادة عازلة ، من الضروري معرفة الخصائص المختلفة وتأثيراتها على العزل. الخصائص المختلفة للمواد العازلة هي الخواص الكهربائية والخصائص البصرية والخصائص الميكانيكية والحرارية والكيميائية.
الخصائص الكهربائية
تنقسم الخواص الكهربائية للمواد العازلة إلى نوعين هما مقاومة العزل وقوة العزل. يتم تصنيف مقاومة العزل مرة أخرى إلى نوعين هما مقاومة الحجم ومقاومة السطح. العوامل التي تؤثر على مقاومة العزل هي درجة الحرارة والشيخوخة والجهد المطبق والرطوبة والعوامل التي تؤثر على قوة العزل هي درجة الحرارة والرطوبة.
الخصائص المرئية
الخصائص المرئية للمادة العازلة هي المظهر واللون وبلورتها.
الخصائص الميكانيكية
بعض الخصائص الميكانيكية التي يجب الاهتمام بها أثناء اختيار المواد العازلة هي التوتر والضغط ، ومقاومة التآكل ، والتمزق ، والقص والتأثير ، واللزوجة ، والمسامية ، والذوبان ، وامتصاص الرطوبة ، والقابلية للتشكيل.
الخصائص الحرارية
الخصائص الحرارية للمواد العازلة هي نقطة الانصهار ، الفلاش ، التقلب ، التوصيل الحراري ، التمدد الحراري ، ومقاومة الحرارة.
الخواص الكيميائية
الخصائص الكيميائية المختلفة للمادة العازلة هي مقاومة التأثيرات الكيميائية الخارجية ، والتأثيرات على المواد الأخرى ، والتغيرات الكيميائية في المادة ، والرطوبة ، والشيخوخة.
تصنيف المواد العازلة
يعتمد تصنيف المواد العازلة على التصنيف الحراري والتصنيف الفيزيائي والتصنيف الإنشائي والكيميائي وعملية التصنيع.
التصنيف الحراري
يتم تصنيف العوازل حرارياً إلى سبعة أنواع أو سبع فئات هي الفئة Y ، والفئة A ، والفئة E ، والفئة B ، والفئة F ، والفئة H ، والفئة C.
أنيق
درجة الحرارة المحددة للفئة Y هي 900 درجة مئوية والمواد التي تندرج تحت الفئة Y هي القطن والورق والحرير والمواد العضوية المماثلة.
فئة أ
درجة حرارة الحد من الفئة A هي 1050 درجة مئوية والمواد التي تأتي تحت الفئة A هي الورق المشبع والحرير والبولي أميد والقطن والراتنجات.
الفئة- E.
درجة حرارة الحد من الفئة E هي 1200 درجة مئوية والمواد التي تندرج تحت الفئة E عبارة عن عزل سلك مطلي بالمينا على قاعدة البلاستيك المسحوق ، راتنجات البولي فينيل الإيبوكسي ، إلخ.
الصف ب
درجة حرارة الحد من الفئة B هي 1300 درجة مئوية والمواد التي تندرج تحت الفئة B هي مواد غير عضوية مشربة بالورنيش.
الفئة- F
درجة حرارة الحد من الفئة F هي 1550 درجة مئوية والمواد التي تأتي تحت الفئة F هي الميكا والبوليستر إيبوكسيد الملمع في مقاومة الحرارة العالية.
فئة- H
درجة حرارة الحد من الفئة H هي 1800 درجة مئوية والمواد التي تندرج تحت الفئة H هي مواد مركبة على الميكا والزجاج والألياف وما إلى ذلك.
فئة ج
درجة حرارة الحد من الفئة C هي> 1800 درجة مئوية والمواد التي تندرج تحت الفئة C هي الزجاج والميكا والكوارتز والسيراميك والتفلون ، إلخ.
التصنيف الفيزيائي للمواد العازلة
يُصنف التصنيف الفيزيائي للمواد العازلة إلى ثلاثة أنواع ، صلبة وسائلة وغازية. يظهر التصنيف المادي للعوازل في الشكل أدناه.
التصنيف الفيزيائي للمواد العازلة
المواد العازلة الصلبة هي الألياف والسيراميك والميكا والزجاج والمطاط والراتنج. المواد العازلة السائلة هي الزيوت المعدنية والزيوت الاصطناعية وزيوت المحولات والزيوت المتنوعة. المواد العازلة الغازية هي الهواء ، والهيدروجين ، والنيتروجين ، وسادس فلوريد الكبريت.
التصنيف الهيكلي
يصنف التصنيف الهيكلي للمواد العازلة إلى نوعين هما السليلوز والألياف.
التصنيف الكيميائي
يُصنف التصنيف الكيميائي للمواد العازلة إلى نوعين: عضوي وغير عضوي.
عملية التصنيع
تصنف عملية التصنيع إلى نوعين طبيعيين وتركيبيين.
بعض المواد العازلة هي الألياف الزجاجية ، الصوف المعدني ، السليلوز ، الألياف الطبيعية ، البوليسترين ، البولي أيزوسيانورات ، البولي يوريثان ، الواجهات العازلة ، الرغوة الفينولية ، رغوة اليوريا فورمالدهايد ، إلخ.
تطبيقات المواد العازلة
تطبيقات المواد العازلة
- كابل و خطوط نقل
- الأنظمة الإلكترونية
- أنظمة الطاقة
- الأجهزة المنزلية المحمولة
- شريط عزل الكابلات الكهربائية
- معدات الحماية الشخصية
- حصائر مطاطية كهربائية
أسئلة وأجوبة
1). ما هي المواد العازلة الشائعة؟
بعض المواد العازلة الشائعة مثل السيراميك والزجاج والتفلون والسيليكون ، إلخ.
2). ما هي المواد المستخدمة لعزل الأسلاك؟
من أفضل المواد العازلة للكهرباء: الزجاج والورق والتفلون والـ PVC والورنيش والمطاط.
3). ما هي مواد العزل الحراري الشائعة؟
مواد العزل الحراري الشائعة هي الصوف المعدني ، الألياف الزجاجية ، البوليسترين ، السليلوز ، رغوة البولي يوريثان ، إلخ.
4). ما هي تطبيقات المواد العازلة؟
تطبيقات المواد العازلة هي الحصائر المطاطية الكهربائية وأنظمة الطاقة والأنظمة الإلكترونية والكابلات وخطوط النقل ، إلخ.
5). ما هي أهمية المواد العازلة؟
يعد اختيار النوع المناسب من المواد العازلة أمرًا مهمًا للغاية لأن عمر الجهاز يعتمد على نوع المادة المستخدمة.
في هذا المقال ما هي مواد عازلة / مواد عازلة كهربائية ، تصنيف المواد العازلة ، التطبيقات ، مزايا وخصائص عزل الزجاج ، عازل البورسلين والعازل البوليمر أو البوليمر ، تمت مناقشة خصائص المواد العازلة. إليك سؤال لك ما هو نوع المواد العازلة المستخدمة في المنزل؟
