1. Kirish so‘zi. Asosiy tushinchalar va holatlar. O‘ta kuchlanish turlari va ularning paydo bo‘lishi
Download 0.91 Mb.
|
Юк куч маъруза лот
- Bu sahifa navigatsiya:
- Mavzu №16: Yuqori kuchlanish texnikasida gazli izolyasiya. gazlarda razryadlanish. Ma’ruza rejasi
- Gazlarda ionlanish jarayoni va ularning turlari.
|
Sinov savollari:
Sistemada sodir buladigan utakuchlanishlarning paydo bulishi va ulardan muxofazalanishni tushintiring? Sistemada kabul kilinadigan kuchlanish pogonalari nimaga boglik? Sistemada kullaniladigan izolyasiyalar turini tavsiflang? Xavo elektr uzatish yullarini muxofazalash yulini tushintiring? Mavzu №16: Yuqori kuchlanish texnikasida gazli izolyasiya. gazlarda razryadlanish. Ma’ruza rejasi: Izolyasiyada qo‘llaniladigan gazlarning xossalari. Gazlarda razryadlanish jarayoni, ularning ketma-ketligi va razryadlanish kuchlanishi Gazlarda ionlanish jarayoni va ularning turlari. Atmosfera bilan bevosita aloqada bo‘lgan izolyasiyaga - tashqi izolyasiya deyiladi. Tashqi izolyasiyaga atmosfera havosi yordamida izolyasiyalangan havo elektr uzatish yo‘llarining o‘tkazgichlari, elektr stansiya va nimstansiya taqsimlovchi qurilmalarining shinalarining oraliqlari, hamda izolyatorlarning sirtlari kiradi. CHunki atmosfera havosining elastikligi va arzonligi, uni izolyasiyalovchi material ko‘rinishida qo‘llashga imkon beradi. SHu sababdan havo elektr uzatish yo‘li keng tarqalgan energiyani transportlash vositasi hisoblanadi. Atmosfera havosining elektr mustaxkamligi uning bosimiga bevosita bog‘liqligi tufayli, elekr qurilmalarini urnatishda uni dengiz satxiga teng bo‘lgan balandlikda joylashtirishga harakat qilinadi. CHunki dengiz satxi va unga yaqin balandliklarda uning bosimi normal (bir) atmosferaga teng deb qabul qilinadi. Misol uchun qalinligi 0.5 sm bo‘lgan normal atmosfera bosimidagi havo qatlamining elektr mustaxkamligi 17 Kv-gacha bo‘lsa shu qalinlikdagi havo qatlamining bosimi 15 atmosferagacha etkazilganda, uning elektr mustaxkamligi 190 Kv-gacha etishi mumkin. Bu keltirilgan natijalar tajriba yuli bilan aniqlangan. Solishtirish uchun qa-linligi 0.5 sm toza transformator moyining elektr mustaxkamligi 150 Kv -gacha kuchlanishga chidashi mumkin. Inert gazlar faqat tashqi izolyasiya ko‘rinishida emas, balki yuqori kuchlanishli elektr qurilmalarining ichki izolyasiyasi o‘rni-da ham ishlatish mumkin. Ichki izolyasiyada qo‘llanilayotgan gazlar portlamaydigan, issiq-likni yaxshi o‘tkazuvchan, toksikmas va yonmaydigan bo‘lishi kerak. Bu talablarga javob beradigan gazning tannarxi atmosfera havosiga nisbatan ancha yuqori bo‘ladi. Izolyasiyada qo‘llaniladigan gazlar quyidagi talablarga javob berishi kerak: - Gaz kimyoviy inert bo‘lib dielektriklar bilan reaksiyaga kirishmasligi va ionlanish jarayonida o‘zidan kimyoviy aktiv modda ajratmasligi kerak. - Gaz past suyulish tempraturasiga ega bo‘lishi kerak, aks xolda uni yuqori bosimda qo‘llab bo‘lmaydi, chunki uning suyulish tempraturasi usishi mumkin. - Gaz katta elektr mustaxkamlikga va yuqori issiqliq o‘tkazuvchanlikga ega bo‘lishi kerak. CHunki bu gazlarni sovitish va uni izolyasiyalovchi material ko‘rinishida qo‘llashda muxim xisoblanadi. Gazlarning nisbiy elektr mustaxkamligi quyidagi 1-nchi jadvalda keltirilgan: Jadval -1.
Ushbu jadvaldan ko‘rinadiki trixlorftormetan va tetraxlormetan kimiyoviy birikmalarning elektr mustaxkamligi qolgan gazlarga qaraganda ancha yuqori, lekin ularda ionlashish jarayonida uglerod ajralib chiqishi va o‘tkazuvchan qatlam xosil bo‘lishi mumkinligidan ularni elektrenergetikada qo‘llab bo‘lmaydi. Elektr o‘tkazuvchanliklari bir xil va suyulish tempraturasi nisbatan past bo‘lgan hamda kimyoviy inert gazlar, freon va elegaz elektr sistema elementlarining izolyasiyasida ko‘p qo‘llaniladi. Bu gazlarning umumiy kamchiligi ularning tannarxining boщqalarga nisbatan balandligidir. Agar yassi elektrodli gazli oraliqga kuchlanish quysak. Va elektrodlar orasiga qo‘yilgan kuchlanishni oshirib borganimiz sari ionlarning maydon kuch chiziqlari yunalishi buylab xarakatidan tashqi zanjirda paydo bo‘ladi-gan tokning qiymati ham oshib boradi. Bunga sabab rekombinatsiyalanmay elektrodlarga etib borayotgan ionlar sonining oshishidir. Elektrodlar orasiga qo‘yilgan kuchlanishning ma’lum bir qiymatida gazlarda ionlanish jarayoni boshlanib tok cheksiz usib ketadi va razryadlanish mustaqil rivojlana boshlaydi. Kuchlanishning bu qiymatiga gaz orolig‘ining razryadlanish kuchlanishi deyiladi. Kuchlanishning bu qiymatida gaz o‘zining dielektriklik xossasini to‘la yo‘qotib batamom o‘tkazgichga aylanadi (rasm-1). Kuchlanishning Uo-dan kichik qiymatida elektrodlar orasidagi gaz orqali elektr toki oqib o‘tishini ta’minlash uchun unga tashqi ionizator o‘rnatish lozim. Bu xoldagi ionlanish jarayoni mustaqil bo‘lmaydi. Gazlarning eng yuqori elektr o‘tkazuvchanligi uning plazma xolatida kuzatiladi, chunki plazmaning o‘tkazuvchanligi ionlashgan ionlar soniga bog‘liqdir. Gazdagi razryadlanish quyidagi ko‘rinishlarga bulinadi: Burqsima razryadlanish: razryadlanishning bu turi elektrodlar orasidagi past bosimlarida paydo bo‘lib u elektrodlar orasini butunlay qop-laydi. Xosil bo‘ladigan plazma yuqori elektr o‘tkazuvchanlikga ega bo‘lmaganligidan u orqali oqayotgan tokning absalyut qiymati uncha katta emas. Razryadlanishning bu turiga misol lyuminitsit lampalar, gaz nurli trubkalar kiradi. I Uo U
Uchqunli razryadlanish: bu elektrodlar orasidagi masofaning va gaz bosimining etarlicha katta qiymatlarida paydo bo‘ladi va razryad oraliqni to‘la egalamay ma’lum tor kanalni egalaydi. Bu kanalni to‘ldirayotgan plazmada ionlarning konsentratsiyasi etarlicha katta bo‘lib, u orqali oqayotgan tok katta qiymatda bo‘lishi mumkin. Oqayotgan tokning qiymati manbaining quvvati bilan chegaralanadi. YOyli razryadlanish: bu uchqunli razryalanishning keyingi ko‘rinishi bo‘lib u manba katta quvvatga ega bo‘lgandagina paydo bo‘ladi. Bu holda elektrodlar orasidagi oraliq bo‘yicha katta tok oqib o‘tib u kanalni qizdiradi va uning o‘tkazuvchanlik xususiyatini oshiradi natijada tokning yanada oshishiga olib keladi. Tojlanish razryadlanish: bu razryadlanish keskin bir jinsli bo‘lmagan elektr maydonlarda bo‘lib, ionlashish jarayoni elektrodlarga yaqin uncha katta bo‘lmagan maydonchada paydo bo‘ladi. Gazlarning bosimidan qa’tiy nazar o‘tkazuvchan kanal xosil bo‘lmaydi va katta tok xosil bo‘lishining oldini oladi. Tojlanish gazlarning izolyasiyalovchi xossasining yo‘qolishini bildirmaydi. Gazlarda neytral molekulani ionlashtirish uchun ya’ni undan bitta elektronni ajratish uchun ma’lum ish bajarish zarur. Bu ishni bajarish uchun sarflanadigan energiyaga-ionlashtirish energiyasi deyilib u potensial-lar ayirmasi yordamida o‘lchanadi. Potensiallar ayirmasini kesib o‘tishda elektron ionlashish energiyasiga teng energiyani o‘zida yig‘adi. Potensiallar ayirmasiga ionlashish potensiali deyilib u son jixatdan ionlashish energiyasiga teng va elektronvoltda ifodalanadi, ya’ni u potensiallar ayirmasi 1v bo‘lgan maydonda elektroni kuchirish uchun elektr maydoning bajargan ishiga tengdir. Agar gaz molekulasiga beriladigangan energiya ionlanish energiyasi-dan kichik bo‘lsa, tashqi elektron molekula qobig‘ini tark etmasdan yuqoriroq energetik satxga o‘tadi. Bu jarayonga molekulaning qo‘zg‘atilishi deyiladi. Molekula qo‘zg‘atilgan holatda juda qisqa mudatda taxminan 10-8 sek bo‘lib keyinchalik o‘z-o‘zidan normal xolatga o‘tadi. Musbat ionlar ham qo‘zg‘atilgan holatga o‘tishi mumkin, lekin ularning qo‘zg‘atilish energiyasi neytral molekulanikiga nisbatan kattaroq bo‘ladi. Ionlanish jarayonida paydo bo‘lgan elektronlar ozod xolatda qolishi yoki neytral atomlar bilan qushilib manfiy ion xosil qilishi mumkin. Manfiy ioning paydo bo‘lishi gaz atomining konstruksiyasiga bog‘liqdir. Musbat ion bo‘sh elektron yoki manfiy ion bilan to‘qnashganda rekombinatsiyalashishi natijasida olingan energiya xisobiga o‘zidan ma’lum chastota va tulqin o‘zinlikdagi tulqin ajratadi. Nurlanish chastotasi: h = Wi + Wi bu erda Wk-to‘qnashuvda qatnashayotgan zarachalarning tuqnashuvdan oldingi va keyingi kinetik energiyalarining farqi. h - Kvant doimiysi va u 6,510-27 ergsek- ga teng. Gazlarda ionlanish jarayonning qo‘yidagi turlari mavjud: - Zarbaviy ionlanish; - hajmda fotoionlanish; - termik ionlanish; - elektrodlar sirtida ionlanish. Zarbaviy ionlanish: Massasi m bo‘lgan zarracha (ion, elektron yoki neytral atom) v tezlik bilan xarakatlanib, neytral atom yoki molekula bilan to‘qnashganda, uning ionlanishiga ma’lum kinetik energiya sarflanadi. Quyidagi shart bajarilsagina ionlashish jarayoni kuzatilishi mumkin. mV2/2 Wi Zarbaviy ionlanish jarayoni kupincha pog‘onali bo‘lib quyidagi ketma-ketlikda boradi: a) Energiyasi ionlashish energiyasidan kichik bo‘lgan elektron atom bilan to‘qnashganda uni qo‘zg‘atilgan holatga o‘tkazadi. Uning izidan uchib kelayotgan elektron qo‘zg‘atilgan atom bilan to‘qnashib, unga ionlashishi uchun etarli energiyani beradi. b) Qo‘zg‘atilgan atom elektron bilan to‘qnashgandan o‘zi normal xolatga o‘tadi va ajralgan energiyasini elektronga beradi natijada elektron keyingi to‘qnashuvda ionlashish imkoniga ega bo‘ladi. Fotoionlashish jarayoni: Erkin elektron paydo bo‘lishining manbailaridan biri-fotoionlashtirishdir, ya’ni gazning qisqa to‘lqinlar ta’-sirida ionlashishi. Gaz chastotali = S/ uzunlikdagi to‘lqinda nurlantirilsa, ionlanish jarayoni sodir bo‘lishi uchun quyidagi shart bajarilishi kerak. h Wi yoki Sh/Wi bu erda S - yorug‘lik tezligi. Termik ionlashtirish: Gazning qizdirilgan holati bilan bog‘liq bo‘lgan ionlashtirish jarayoni tushiniladi. YUqori tempraturada ionlashishning quyidagi turlari mavjud: a) YUqori tempraturada katta tezlik bilan harakatlanayotgan gaz molekulasi va atomlarining o‘zaro to‘qnashuvidan ionlashish; b) Qizdirilgan gazning issiqliqdan nurlanishidan fotoionlanish; Birlik hajmda massasi m bo‘lgan gazlardagi ionlashish darajasi Saxa formulasi orqali aniqlanadi: R = m2 /(1-m2 ) = 2,4*10-4 T2,5e-W /kT m = Ni /N - gazning ionlashish darajasi; R - gazning bosimi ( mm.simob ustuni); K - Bolsman doimiysi ( K = 1,37*10-16 - erg/K ); T - absalyut tempratura. Elektrodlar sirtida ionlashish: Metaldan elektron ajralib chiqi-shi uchun energiya sarflanishi kerak, bu energiyaga chiqish energiyasi deyiladi. Bu energiya elektronga har hil usullar vositasida berilishi mumkin. Uning qiymati metal ya’ni elektrodlar sirtining xolatiga bog‘liq. Qo‘yi-dagi 2-nchi jadvalda ba’zi metallardan elektronlarning chiqish energiyasi keltitirilgan. Jadval - 2.
Zarracha ikki to‘qnashish orasida, ya’ni erkin yugurish vaqtida energiya yig‘adi. Kinetik nazariyaga ko‘ra 1 m3 hajmda N zarrachalari bo‘lgan gazlarda harakatlanayotgan R0 radiusli zarrachaning erkin yugurish uzunligi quyidagicha aniqlanadi: = 1/ (R0 + R)N agar harakatlanayotgan zarracha elektron, ya’ni R0 << R bo‘lsa; e = 1/ R2N agar xarakatlanayotgan zarracha ion bo‘lganda, ya’ni R0 = R bo‘lsa; i = 1/4R2N Bundan ko‘rinadiki elektronning erkin yugurish masofasi ionnikiga qarganda 4 marta katta. Birlik uzunlikda sodir bo‘ladigan to‘qnashuvlar soni: N = P/kT Bu ifodaga ko‘ra o‘rtacha erkin yugurish masofasi gaz bosimiga teskari bo‘-lib gaz tempraturasiga esa to‘g‘ri proporsional: = KT/R2R Hajmiy ionlanish koeffitsientini elektron uchun , ion uchun bilan belgilaymiz. Buni aniqlashda qo‘yidagi farazlar qabul qilamiz: a) Elektron faqat uning energiyasi Wi-dan katta yoki teng bo‘lgandagina ionlashish jarayoni sodir bo‘ladi; b) Har bir to‘qnashuvda elektron o‘z ichki energiyasini to‘laligicha beradi va yo‘lini energiyasining nolinchi qiymati bilan boshlaydi; v) Elektroning harakat troektoriyasi maydon kuch chiziqlari yo‘nalishiga mos keladi. /R 1 3 2 10-1 10-2 1 10-3 10-4 10-5 E/R 0 20 40 60 80 100 120 140 160 Rasm - 2 Kuchlanganligi E bo‘lgan elektr maydonda, to‘qnashuvsiz X masofani o‘tgan elektronning energiyasi We = E q X ionlanish energiyasidan katta bo‘lsagina molekula ionlanishi mumkin, ya’ni elektroning erkin yugurish masofasi; Xi Wi/E q = Ui/E ; AUi = V deb belgilasak =ARe-VR/E Umumiy xolda /R = (E/R) funksional bog‘lanishni olamiz. Agar E/R va atrof muxit xarorati o‘zgarmas bo‘lganda zarbaviy ionlashish koeffitsienti /R gaz bosimiga to‘g‘ri proporsionaldir. Bu bog‘lanish 2-chi rasmda keltirilgan. Maydon kuchlanganligi o‘sishi bilan zarbaviy ionlashish koeffitsienti ham o‘sib boradi. Normal atmosfera sharoitida elektr maydon kuchlanganligi o‘zining minimal qiymatiga E =20 kV/sm. erishadi. Sinov savollari: Gazlarda razryadlanish va ionlanish mexanizmini tushintiring? Razryadlanish kuchlanishi va chiqish energiyasi nima? Elektronning erkin yugurish yuli nimalarga bog‘liq? Zarbaviy ionlashish koefitsientini tushintiring? Hajmiy ionlashish koeffitsientini aniqlashda qabul qilinadigan farazlar? Download 0.91 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|