Диэлектрлік қыздырудың физикалық негіздері

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 22Следующая ⇒

Айнымалы электр өрісінде диэлектриктер және жарты өткізгіштер арқылы өтетін, электр тогын қолдану, диэлектрлік қыздырудың негізі болып табылады, және ол басқа қыздырулардың түрінен ерекшеленеді.Энергетикалық көзқарас жағынан, мұндай қыздыру ең тиімді болып есептеледі, өйткені ол бар болған кезде, барлық энергия қыздырылып жатқан материалдың массасына жиналады.

Технологиялық белгісіне қарай жоғары жиілікті диэлектрлік қыздырулардың қондырғыларын үш түрге бөледі.

Бірінші түрдегі қондырғыларбіртекті электр өрісінде жылдам қыздыруды талап ететін, үлкен бұйымдарды өндірісті өңдеу процесі үшін қолданылады:қылшық немесе мақта талшықтарын кептіру,целюлозалар және орман материалдарын, фарфор бұйымдарын және үлкен электр изоляторын күйдіру, дыбыс және жылу изоляцияланған материалдарды өндіру, пластмассаларды және полимерлі қабыршақтарды дәнекерлеу.

Екінші түрдегі қондырғыларбойланған жалпақ бұйымдарды қыздыру үшін қолданылады:тоқыма талшығын кептіру, матадағы суреттер, қағаздар, фотопленкалар, химиялық және фармацевтикалық аспаптар, желімнің полимерленуі, каучукты қыздыру, пастеризациялау және т.б

Үшінші түрдегі қондырғылардажылдам және біртекті қыздыруды талап етпейтін, процесстерде қолданылады: өнімдерді жібіту, қарапайым керамикалық бұйымдарды күйдіру,саңылауқұлақтарды кептіру, шай және т.б

Сапасы жоғары қыздыруды қолдану өнімнің сапасын арттырады, технологиялық процесстерді жылдамдатады, және күрделі өндіріс кезінде, қондырғының жоғары құнына қарамастан, үнемделеді.

Электр өрісіне салынған диэлектриктің бөлшектері, мезаникалық әсерге душар болады, ол оң зарядталған бөлшектерді ьір жаққа,ал терісін- екінші жаққа жылжытады. Нәтижесінде оң және теріс бөлщкетердің электр әрекетінің центрі сәйкес келмейді,және сыртқы кеңістікте мұндай молекула диполь болып саналады, яғни екі теңдіктің жүйесі, бірақ зарядтары қарама-қарсы  және   болады, және олар бір бірінен  арақашықтықта жылжыған (4.13, а сурет).Мұндай диэлектрик, бір бағытта болған дипольден тұратындықтан , поляризацияланған деп аталады.Заряд бөлшегінің жылжуға  туындысын дипольдің электр моменті деп атайды , ол электр өрісінің кернеулігімен байланысты   қатынасымен анықталады, мұндағы - серпімді деформация молекуласының немес атомының- олардың поляризацияланғаны.

4.13 сурет. Электр өрісіндегі диэлектрик поляризациясының түрлері

а-атомдардың поляризациясы; б-поляризацияның хабардар болуы

Поляризацияның бірнеше түрін ажыратады.

Атомдардың электронды поляризациясы электрон бұлтын атом ядросын байланысты жылжыту және соңғы индуцияланған диполь моментін алу (4.13, а сурет).Электрондардың өзіндік тербелуі  құрайды, бұл уақыт аралығында электронның поляризациясы да орнатылады.

Молекулалардың иондық поляризациясы иондарды қатты диэлектриктерге ионды криссталды тор арқылы жылжытады ( және иондары-ас тұзында). Тордың өзіндік тербелу периоды  құрайды. Серпімді ионды поляризацияның уақыты сол тәртіпте болады.

Хабардар болу поляризациясы молекуласы бар диэлектриктерде орын алады, олар электр өрісіне қарамастан қатты дипольдарды құрайды. Поляризация жарым-жарты бұрылу кезінде көрінеді,және дипольдерді сыртқы электр өрісі арқылы бөледі (4.13,б сурет).Бұл серпімді жылжудың поляризациясы, қатты және сұйық диэлектриктерде пайда болады, оның полярлы молекулалары бір бірімен байланысқан , сондықтан электр өрісінің әсерінен тек кішкентай бұрышқа ғана бұрыла алады.

Диэлектрик поляризациясы тек тұрақты ғана емес, айнымалы электр өрісінде де болады. Мұндай жағдайда, поляризацияның бағыты өріс жиілігімен өзгереді, серпімді дипольдер дірілдейді, қатты дипольдер түзу және кері бағытта бұрылады. Зарядтардың орын ауыстыруы жүреді, яғни диэлектрик арқылы электр тогы өтеді. Диэлектрикті конденсатор қоршауларының арасына орналастырған кезде,және оған жоғары жиілікті генератордан кернеу беріледі, онда тізбек тогы бұл генератор арқылы жабылады.

Поляризация энергия шығындарымен түсіндіріледі, ол молекула және орын ауыстыратын диполь (дипольдің шығындары) арасынды үйкелісті (үйкелістің шығындары) болдыртады. Энергия шығыны диэлектрикте немесе қыздырудың жартылай өткізгіштерінде жүреді, оның жылдамдығы өрістің өзгеру жиілігімен анықталады. Поляризация кезіндегі шығындар сыртқы өріс қатынасы бойынша молекулалардың кешігіп жылжуына әкеледі.

4.14 сурет. Айнымалы электр өрісіндегі диэлектрик ішіндегі токтың векторлық диаграммасы

4.15 сурет.

және  электр өрісінің өзгеру жиілігінен тәуелділігі

Жиілік өскен сайын қалып қою жоғарылайды, ол максимумға жеткенге дейін. айырмашылығы (4.14 сурет) диэлектриктегі шығындарды сипаттайды және диэлектрик шығындарының бұрышы деп аталады.

Айнымалы электр өрісіне кіргізілген, диэлектрикте жүретін процесстер, диэлектрлік өтімділігі бойынша анықталады кешенінің заттық бөлігі конденсатор сыйымдылығына дейін және оған диэлектрикті салғаннан кейінгі қатынасты сипаттайды – заттың салыстырмалы диэлектрлік өтімділігі. жорамал бөлігі өріс энергиясын диэлектрикпен сіңіруді сипаттайды және диэлектрик шығынының коэффициенті деп аталады.

Конденсатор және диэлектрик арқылы өтетін ток екі құрамға ие болады:жылжу тогы және өткізу тогы .

Диэлектрик арқылы өтетін толық ток,

Ток өткізуінің ток жылжуына қатынасы  диэлектриктің шығын коэффициентін анықтайды.

және  көрсеткіштері заттың физакалық күйінен (ылғалдылық, температура), сонымен қатар өріс жиілігінен тәуелді болады.Олардың магнит өрісінен тәуелділігі 4.15 суретте көрсетілген. өлшемі релаксациялық жиілік деп аталатын өлшемде максимум болады, ол барлық материал үшін бірдей болады.

Диэлектрикте бөлінетін қуатты векторлық диаграммадан алуға болады

мұндағы -бұрыштық жылдамдық,  - жалпақ конденсатордың сыйымдылығы, Ф; (конденсатор пластиналарының ауданы, м²; -вакуумның диэлектрлік өтімділігі; -олардың арақашықтығы,м). Мұнда, диэлектриктің сыйымдылығы -ға тең және электр өрісінің кернеулігі қуат диэлетрик көлемінің бірлігінде бөлінеді,

Өткізілетін салыстырмалы қуат  материалдың қызуына шығындалады,ылғалдылықтың булануы немесе басқа да ұшатын қосындылар.Жылуды тек қызуға ғана шығындаған кезде, материалға баратын салыстырмалы кернеу, сәйкес болу керек

мұндағы -материалдың салыстырмалы сыйымдылығы,  - материалдың тығыздығы, -материалдың қызу жылдамдығы, -процесстің термиялық ПӘК-і, қоршаған ортаға шығындалатын жылуды есептейді.

Тек булануға ғана кететін шығындар

мұндағы -берілген қызу температурасы кезінде бу құрылуының жасырын жылуы; -булан жылдамдығы,  

...................................................................................................................

Жанай Асет

Қайранбаев Айдос

...................................................................................................................

Познавательные статьи:



Алгоритмические операторы Matlab

Конструирование и порядок расчёта дорожной одежды

Исследования учёных: почему помогают молитвы?

Почему терпят неудачу многие предприниматели?