Transcript yalıtkanlar - Erciyes Üniversitesi | Elektrik Elektronik Mühendisliği

Elektrik-Elektronik Mühendisliği
için Malzeme Bilgisi
Bölüm IV: Malzemelerin Dielektrik Özelliği (Yalıtkanlar)
Bölüm IV: Malzemelerin Dielektrik Özelliği
(Yalıtkanlar)





Yalıtkanlık
Yalıtkan Cisimlerin Elektriksel Özellikleri
Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri
Gaz Yalıtkanlar
Sıvı Yalıtkanlar
Enerji-Band Diyagramları
Yalıtkanlar




Elektrik akımı iletmeyen malzemeler yalıtkanlar grubuna
girerler.
En dış yörüngedeki serbest elektron miktarı altıdan fazla
olan maddelerin elektronları atom çekirdeğine sıkı sıkıya
bağlıdır. Dolayısıyla elektriği iletmezler.
Ancak her yalıtkan belirli şartlar altında belirli bir
iletkenlik gösterirler.
Yalıtkan malzemelerin yalıtkanlık dereceleri, ısı, yüksek
değerli elektriksel basınç, rutubet etkisi veya yabancı
cisimlerle etkileşim sebebiyle değebilir.
Yalıtkan Cisimlerin Elektriksel Özellikleri





Yalıtkan Delinmesi:
Aslında elektrik akımını hiç geçirmeyen madde yoktur. Yalıtkan
olarak bilinen maddeler "çok az" bir akım geçirirler.
Yalıtkana uygulanan gerilim arttıkça geçirdiği akım da artmaya
başlar. Belli bir gerilim seviyesinden sonra yalıtkan tamamen
iletken olur. Buna “yalıtkanın delinmesi”denir.
Elektrik ve elektronik çalışmalarında kullanılan el takımlarının
sap izoleleri incelenecek olursa, burada yalıtkanın
dayanabileceği son (maksimum) gerilim değeri yazılıdır.
Örneğin penselerin sap izolesinde 10.000 Volt”yazar. Bu, plastik
yalıtkan 10.000 Volt'tan sonra iletken hale geçebilir anlamı taşır.
Yalıtkan Cisimlerin Elektriksel Özellikleri

1. Sızıntı akımlarına karşı dayanım:
Bir yalıtkanın dış yüzeyinde mevcut olan yabancı maddeler
bu yüzden sızıntı akımı olarak adlandırılan bir akım akışına
neden olurlar.Yalıtkanın sızıntı akımının oluşmasına karşı
gösterdiği dirençliliğe sızıntı akımı dayanımı denir.
Yalıtkan Cisimlerin Elektriksel Özellikleri

2. Dielektrik dayanım:
Bir yalıtkan malzemeyi iletken hale sokmaksızın birim
kalınlığı başına uygulanacak en büyük gerilim değeri
dielektrik dayanımı olarak adlandırılır. kV/mm birimi
kullanılır.
Yalıtkan Cisimlerin Elektriksel Özellikleri

Isıl kaçak: Yalıtkan malzeme içinde belirli miktarlarda
yabancı madde var ise, bir sızıntı akımı başlar ve bu akım
malzemeyi ısıtmaya başlar. Sonrada sızıntı akımının yolunu
izleyen esas kaçak akım başlar. Kaçak akım ısınma
neticesinde ortaya çıktığı için buna ısıl kaçak denir.

Erozyon kaçağı: Bazen de yalıtkan malzemede
üretimden kaynaklanan mikroskobik kaçaklar mevcut
olabilir. Bu durumda da erozyon kaçağı adı verilen kaçak
akımlar oluşur.
Yalıtkan Cisimlerin Elektriksel Özellikleri

3. Elektriksel direnç değerleri:
Gerilim altında bulunan bir malzemenin göstermiş olduğu
direnç değeridir. Ölçülen izolasyon direncinden
yararlanılarak, birim boyut başına hesaplanan değere, o
yalıtkanın özgül direnci denir.
Birimi Ω.cm’dir.
Yalıtkan Cisimlerin Elektriksel Özellikleri

4. Dielektriksel kayıp faktörü:
Dielektriksel kayıpların bir ölçeğidir. Bunlar yalıtkan
malzemelerde ısı olarak açığa çıkarlar.
Bu kayıplar, gerilimin büyüklüğüne, sıcaklığa ve
frekansa bağlı olarak değişirler.
Genellikle yüksek frekanslarda artan bir değer gösterirler.
Bu nedenle yüksek frekanslarda çok özel yalıtkanlı
(polietilen vb.) kablolar kullanılır.
Yalıtkan Cisimlerin Elektriksel Özellikleri

5. Yalıtkanların ark dayanımları:
Elektrik arkı etkisine maruz kalan bir yalıtkanın ne ölçüde
akım geçireceği ve nasıl bir değişime uğrayacağı ancak test
yapmakla anlaşılabilir.
Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri




Berilyum Oksit: Seramik benzeri
beyaz renkli katı bir malzemedir.
Yüksek değerde sıcaklık iletkenliği gereken
yerlerde elektriksel izolasyon malzemesi
olarak kullanılır.
Güç devrelerinde kullanılan yarıiletkenlerde
elektriksel izolasyon için ısı emici pulcuk
şeklinde imal edilmekte ve kullanılmaktadır.
Elektriksel izolasyon için ısı emici pulcuklar
Zehirlidir toz halindeyken solunması ciddi
akciğer rahatsızlıklarına neden olur.
Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri



A.B.S.
(Acrylonitrile
Butadiene Styrene)
Akrilonitril, bütadien, ve sıvı
hidrokarbon bileşiminden
oluşan plastik bir
malzemedir.
Dielektrik dayanımı
20MV/m’dir.
Bir çok cihazın dış
kaplamasında kullanılır.
Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

A.B.S.
A.B.S. kaplamalı mikser ve telefon
Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Asetat

Elektriksel yönden iyi bir
izolasyon özelliğine sahip
olduğundan elektriksel
güvenlik ekipmanlarında,
elekriksel yalıtkanlık
istenilen yerlerde
kullanılır.
En çok sinema ve
mikrofilmlerin imalatında
kullanılır.

Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Asetat
Asetat uygulamaları
Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Akrilik

Yalıtkanlığın yanı sıra
katılık ve şeffaflık
özelliğinin birlikte
bulunması gerektiği
yerlerde akrilik kullanılır.
Işıklandırılmış işaretler,
otomobillerin arka
lambaları, ışıklandırma
üniteleri v.b.

Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Akrilik
Otomobil panel göstergesi ve stop lambası
Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Seramik

Seramik çoğunluğu metal ve
ametal malzemelerin
karışımından meydana gelen
oksitlerdir.
Yüksek sıcaklık iletkenliği
yardımıyla iyi derecede
elektriksel izolasyon özelliği
sağladığı gibi elektronikte
direnç, kapasitör v.b.
yapımında kullanılmaktadır.

Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Seramik:
Seramik izolatörler ve soket
Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Cam

Silisyum, sodyum, potasyum karbonatları, kireç ve
kurşun oksitleri gibi türlü maddelerin ergitilmelerinden
elde edilir.
Esas rengi saydam ve şekilsizdir.
Sıcak olarak çeşitli şekillere girdirilebilir.
Su, yağ ve asitlerden etkilenmez.
Kırılgan olup ani ısı değişimlerinde çatlama eğilimi
gösterir.




Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Cam

Kondansatörlerde
dielektrik malzemesi,
havai hat izolatörleri,
akümülatör ve pil
kapları yapımında
kullanılır.
Ayrıca elektrikli
aydınlatma cihazlarında
da kullanılır.



Cam izolatörler
Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Porselen

Pişmiş beyaz renkte yalıtkan
bir topraktır.
Su geçirmez
Dayanıklı, sert,
ani ısı değişimlerinden
(0-100C) ve asitlerden
etkilenmezler.
Isıyı çok az geçirir, kırılgandır.




Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Porselen

Porselen alçak ve yüksek
gerilim havai hatlarında,
telefon hatlarında, izolatör
yapımında kullanılır.

Ayrıca anahtar, şalter, sigorta,
duy, priz gibi tesisat
malzemeleri de yumuşak
porselenden yapılır.
Porselen izolatörler
Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri

Polivinilklorür – PVC

Polyvinylcloride veya kısaca PVC belki en çok yaygın olan bir
izolasyon malzemesidir.
Saf halde iken cam gibi kırılgandır.
İçine yağ kapsayan maddeler katılınca özellikleri değişir ve
ısı ile plastikleşir.
Elektrik akımı taşıyan kabloların büyük bir çoğunluğu PVC
ile kaplanarak yalıtılır.
Elektrikli ve elektronik cihaz gövdeleri genellikle PVC’den
imal edilirler.




Diğer Yalıtım (İzolasyon) Malzemeleri
Delrin
Teflon
Kapton
Kynar
Lexan ve Merlon
Melamin
Mika
Neopren
Nomex
Naylon
Phenolics
Polyester
Poliüretan
Silikon kauçuk
Epoksi Fiberglas
Silikon Fiberglas
Plastik
Ebonit
Gaz Yalıtkanlar





Gazlar
İyonize olmadıkça iletken duruma geçmezler. Bu işlem,
iyonlaştırma gerilimi belirli bir değere gelince elektriksel
bir boşalma ile kendi kendine meydana gelir.
Çeşitli gazlara ait dielektrik sabitleri normal sıcaklıkta
birbirine eşittir. Bunlara ait fark %3 'ü geçmez. Bu değerler,
sıcaklık ve basınç değişmesiyle farklı olabilir.
Gazların dielektrik dayanımları sıcaklığa, basınca,
elektrot şekline, elektrotlar arası uzaklığa göre
değişir.
Basınç arttıkça dielektrik dayanım azalır.
Gaz Yalıtkanlar




Hava
Havanın içindeki toz, kömür, nem gibi maddeler
iletkenliğini artırır yani yalıtkanlığını azaltır.
Yüksek gerilimde enerji taşıyan hatlarda doğal bir yalıtkan
olarak işlev görür.
Kondansatör ve transformatör gibi araçlarda ise yalıtkan
bir çekirdek görevi görür.
Sıvı Yalıtkanlar


Şalter Yağı:
Çalışması esnasında ark oluşturan şalter gibi cihazlarda
oluşan ısıyı hızlı bir şekilde almak ve arkın kısa bir
zamanda sönmesini sağlamak amacıyla kullanılır.
Sıvı Yalıtkanlar


Transformatör Yağı:
Tranformatör yağı, hem yalıtkanlık hem de soğutma amaçlı
kullanılır. Genellikle madeni yağlar kullanılır. Tranformatör
yağının bazı aşağıda verilmiştir :





Katılaşma noktası
Parlama ve yanma noktası
Isı iletimi
Akıcılık (viskozite) v.b.
Ödev :Tranformatör yağının özellikleri nelerdir?
Transformatör yağlarında akıcılık (viskozite)
neden önemlidir?