Αέρια διηλεκτρικά

Τα κύρια αέρια διηλεκτρικά που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτρική μηχανική είναι: αέρας, άζωτο, υδρογόνο και SF6 (εξαφθοριούχο θείο).

Σε σύγκριση με το υγρό και στερεά διηλεκτρικά, τα αέρια έχουν χαμηλές τιμές διηλεκτρικής σταθεράς και υψηλή ειδική αντίσταση και χαμηλή ηλεκτρική αντοχή.

Οι ιδιότητες των αερίων σε σχέση με τις ιδιότητες του αέρα (σε σχετικές μονάδες) δίνονται στον πίνακα.

Ιδιότητες των αερίων σε σχέση με τις ιδιότητες του αέρα

Χαρακτηριστικό γνώρισμα

Αέρας

Αζωτο

Υδρογόνο

Έλεγας

Πυκνότητα

1

0,97

0,07

5,19

Θερμική αγωγιμότητα

1

1,08

6,69

0,7

Ειδική θερμότητα

1

1,05

14,4

0,59

Ηλεκτρική αντοχή

1

1

0,6

2,3

Ο αέρας χρησιμοποιείται ως φυσική μόνωση μεταξύ ενεργών μερών ηλεκτρικών μηχανών και ηλεκτρικών γραμμών. Το μειονέκτημα του αέρα είναι η οξειδωτική του ισχύς λόγω της παρουσίας οξυγόνου και της χαμηλής ηλεκτρικής αντοχής σε ανώμαλα πεδία. Επομένως, σε σφραγισμένες συσκευές, ο αέρας χρησιμοποιείται σπάνια.

Άζωτο Χρησιμοποιείται ως μόνωση σε πυκνωτές, καλώδια υψηλής τάσης και μετασχηματιστές ισχύος.

Το υδρογόνο έχει χαμηλότερη διηλεκτρική αντοχή από το άζωτο και χρησιμοποιείται κυρίως για την ψύξη ηλεκτρικών μηχανών.Η αντικατάσταση του αέρα με υδρογόνο οδηγεί σε σημαντική βελτίωση στην ψύξη, αφού η ειδική θερμική αγωγιμότητα του υδρογόνου είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του αέρα. Επίσης, όταν χρησιμοποιείται υδρογόνο, μειώνονται οι απώλειες ισχύος τριβής έναντι αερίου και αερισμού. Επομένως, η ψύξη υδρογόνου καθιστά δυνατή την αύξηση τόσο της ισχύος όσο και της απόδοσης της ηλεκτρικής μηχανής.

Το πιο συνηθισμένο σε στεγανές εγκαταστάσεις είναι το αέριο SF6... Χρησιμοποιείται σε καλώδια με αέριο, διαιρέτες τάσης, πυκνωτές, μετασχηματιστές και διακόπτες υψηλής τάσης.

Τα πλεονεκτήματα του καλωδίου με αέριο SF6 είναι μικρά ηλεκτρική χωρητικότητα, δηλαδή μειωμένες απώλειες, καλή ψύξη, σχετικά απλός σχεδιασμός. Ένα τέτοιο καλώδιο είναι ένας χαλύβδινος σωλήνας γεμάτος με αέριο SF6, στον οποίο στερεώνεται ένας αγώγιμος πυρήνας με ηλεκτρικά μονωτικά διαχωριστικά.

Η πλήρωση μετασχηματιστών με SF6 τους καθιστά αντιεκρηκτικούς.

Το αέριο SF6 χρησιμοποιείται σε διακόπτες κυκλώματος υψηλής τάσης — διακόπτες κυκλώματος SF6 — επειδή έχει υψηλές ιδιότητες καταστολής τόξου.