2 Тарау. Электрлік оқшаулама және кабельдік техника

2.1. Электрлік оқшаулама

Табиғатттағы кез-келген материалдар электр өткізгіш қасиетіне қарай 3 топқа бөлінеді. Өткізгіштер, диэлектрлер, жартылай өткізгіштер. Осы материалдар қай қайсы болмасын өз мүмкіндіктерінше ток өткізеді, яғни электр өткізгіштік құбылыс бақыланады. Бірақ бұл материалдардың электр өткізгіштігі әрқайсысы бойындағы бос зарядтардың шамасына байланысты. Диэлектриктердің бойында, кернеу қаншама үлкен болғанымен өте аз ток ағатындығы бізге мәлім. Сол себептен диэлектриктердің екі түрлі ток өткізгіштігі болады.

1. Көлемдік, яғни ток бүкіл көлем бойынша ағады.

2. Жоғарғы беткі қабатыменен ағатын ток, яғни жоғарғы бетттік ағатын ток.

Сол себептен көлемдік және беттік меншікті кедергіменен сипатталады. Беттік меншікті кедергі Ом деген өлшем бірлікпен өлшенеді. Ал көлемдік меншікті кедергі Ом м өлшенеді. Электр тогын өткізетін материалдардың көлемдік меншікті электр кедергісі 10^-6-10^-4 дәрежесіндей, жартылай өткізгіштердікі 10^-4-10¹⁰, ал диэлектриктердікі 10¹⁰-10²⁰Омм дәрежесіндей немесе одан да жоғары болады. Сонымен диэлектриктердің электр өткізгіштігі өткізгіштік процесінде меншікті кедергіге кері пропорционал шама бар, яғни бұл меншікті өткізгіштік  белгілейді бұл былай анықталады:

(2.1)

(2.1)-формула диэлектриктердің меншікті көлемдік өткізгіштігі.

(2.2)

(2.2)-формула диэлектриктердің меншікті аудандық өткізгіштігі.

Өзінің табиғатына байланысты электр тоғын өткізбейтін диэлектриктер деп аталады. Диэлектриктер қатты, газды, сұйық болып бөлінеді. Зарядталған бөлшектердің (иондар және электрондар) бағытталған қозғалысын электр тоқ деп аталады. Электрондар әр уақытта теріс зарядталған бөлшектер. Иондар бұлар атомдарын бір электрон жоғалтқанда бір қосып алған атом болып саналады. Егер атом бір электрон жоғалтса, онда ол оң зарядқа айналады. Егер атом басқа атомдардан бір электронды өзіне тартып алатын болса, онда ол теріс зарядқа айналады. Сонымен бос электрондар мен иондар диэлектриктерде тоқ тасушы болып саналады. Материалдарда неғұрлым зарядталған бос бөлшектер көп болса, оның өткізгіштігі жоғары болады. Мысалы; шыны, форфор, және т.б диэлектриктер бұлар ионды электр өткізгіштікке ие болады. Мұндай материалдардағы тоқ өткізгіштік оң және теріс ионды болады. Сыртқы электр өрісінің әсерінен оң ионды катодқа ығысады, ал теріс ионды анодқа ығысады. Электродқа жеткеннен кейін иондар нейтралданады да, ығысқан заттарға айналады.

Диэлектриктердің электр өткізгіштігі екі түрге бөлінеді:

1. Электронды

2. Ионды.

2.1.1. Диэлектриктердегі энергияның жоғалуы.

Поляризация кезінде диэлектриктерде ток өту процесі жүреді, себебі мұндай жағдайда электр зарядтары ығысады. Диэлектриктердің электронды поляризация кезіндегі ток өткізгіштік қасиеті өте аз уақыт аралығында жүреді, бұл токты сол себептен де ығысу тоғы деп атайды (I_ы). Ал диполдық және көлемдік зарядты поляризациялар ұзақ уақыт бойы жүреді, мұндай өткізгіштіктегі токты абсорбциялық (Iабс) ток деп аталады. Бұл аталған токтардан басқа ығысу тоғы (I_ығыс). да бар. Сонымен диэлектрикте берілген кернеу әсерінен үш түрлі токтан құралатын жалпы ток мынаған тең болады. I=I_ығ+Iабс+Iөткіз. Уақыт өтуіне байланысты I_ығ мен Iабс токғы біртіндеп жойылады да, тек Iөткіз тоғы қалады, бұл поляризация процесімен түсіндіріледі. Мұндай құбылыс тұрақты ток қосылған жағдайда ғана болады. Ал айнымалы токта кернеу беріліп тұрған уақыт бойы, үш токта бірдей жүреді. Диэлектриктегі айнымалы токтың векторлық диаграммасы 2-ші суретте бейнеленген. Ығысу тоғы кернеу векторына перпендикуляр болып -90 градусқа ығысып озып отырады. Абсорбция тоғы да кернеуден озып отырады. Iабс векторымен белгіленеді әрі ол да озып отырады. Өткізгіштік Iөткіз ток кернеумен фаза бойынша бір-біріне дәл келеді. Векторлар геометриялық ережесі бойынша қосылады. Жалпы токтар және кернеу аралығындағы бұрыш фазалық ығысу бұрышы φ деп аталады. Ал жалпы ток пен ығысу тоғы аралығындағы бұрыш диэлектрлік жоғалу бұрышы деп аталады.