ڈائی الیکٹرک نقصان کیا ہے اور اس کی وجہ کیا ہے۔

ڈائی الیکٹرک نقصانات ایک ڈائی الیکٹرک میں فی یونٹ وقت میں ضائع ہونے والی توانائی ہیں جب اس پر برقی فیلڈ لگائی جاتی ہے اور ڈائی الیکٹرک کو گرم کرنے کا سبب بنتی ہے۔ مستقل وولٹیج پر، توانائی کے نقصانات کا تعین صرف حجم اور سطح کی ترسیل کی وجہ سے کرنٹ کی طاقت سے ہوتا ہے۔ متبادل وولٹیج پر، یہ نقصانات مختلف قسم کے پولرائزیشن کے ساتھ ساتھ سیمی کنڈکٹر کی نجاستوں، آئرن آکسائیڈز، کاربن، گیس کی شمولیت وغیرہ کی وجہ سے ہونے والے نقصانات میں شامل ہو جاتے ہیں۔

سادہ ترین ڈائی الیکٹرک پر غور کرتے ہوئے، ہم متبادل وولٹیج کے زیر اثر اس میں پھیلی ہوئی طاقت کے لیے اظہار لکھ سکتے ہیں:

Pa = U·I،

جہاں U ڈائی الیکٹرک پر لگائی جانے والی وولٹیج ہے، Aza ڈائی الیکٹرک کے ذریعے بہنے والے کرنٹ کا فعال جزو ہے۔

ڈائی الیکٹرک مساوی سرکٹ عام طور پر ایک کپیسیٹر اور سیریز میں منسلک ایک فعال مزاحمت کی شکل میں پیش کیا جاتا ہے۔ ویکٹر ڈایاگرام سے (تصویر 1 دیکھیں):

Aza = انٹیگریٹڈ سرکٹ·tgδ،

جہاں δ — کل کرنٹ I اور اس کے کیپسیٹیو جز انٹیگریٹڈ سرکٹ کے ویکٹر کے درمیان زاویہ۔

اس لیے

Pa = U· انٹیگریٹڈ سرکٹ·tgδ،

لیکن موجودہ

انٹیگریٹڈ سرکٹ = UΩ C،

کونیی فریکوئنسی ω پر ایک کپیسیٹر (ڈائی الیکٹرک دی گئی) کی گنجائش کہاں ہے۔

نتیجے کے طور پر، ڈائی الیکٹرک میں منتشر طاقت ہے۔

Pa = U2Ω C·tgδ،

یعنی ڈائی الیکٹرک میں ضائع ہونے والے توانائی کے نقصان زاویہ کے ٹینجنٹ کے متناسب ہیں δ جسے کہتے ہیں ڈائی الیکٹرک نقصان کا زاویہ یا صرف نقصان کا زاویہ۔ یہ زاویہ δ k ڈائی الیکٹرک کے معیار کو نمایاں کرتا ہے۔ الیکٹرک نقصانات کا زاویہ جتنا چھوٹا ہوگا، موصل مواد کی ڈائی الیکٹرک خصوصیات اتنی ہی زیادہ ہوں گی۔

چاول۔ 1. متبادل وولٹیج کے تحت ڈائی الیکٹرک میں کرنٹ کا ویکٹر ڈایاگرام۔

زاویہ کے تصور کا تعارف δ یہ مشق کے لیے آسان ہے، کیونکہ ڈائی الیکٹرک نقصانات کی مطلق قدر کے بجائے، ایک رشتہ دار قدر کو مدنظر رکھا جاتا ہے، جس سے موصلیت کی مصنوعات کا مختلف معیار کے ڈائی الیکٹرک سے موازنہ کرنا ممکن ہوتا ہے۔

گیسوں میں ڈائی الیکٹرک نقصانات

گیسوں میں ڈائی الیکٹرک نقصانات کم ہیں۔ گیسیں ہیں۔ بہت کم برقی چالکتا… ڈوپول گیس کے مالیکیولز کے پولرائزیشن کے دوران ان کی سمت بندی ڈائی الیکٹرک نقصانات کے ساتھ نہیں ہوتی ہے۔ اضافہ tgδ=e(U) کو ionization curve (تصویر 2) کہا جاتا ہے۔

چاول۔ 2. ہوا کی شمولیت کے ساتھ موصلیت کے لیے وولٹیج کے فنکشن کے طور پر tgδ میں تبدیلی

بڑھتی ہوئی وولٹیج کے ساتھ بڑھتا ہوا tgδ ٹھوس موصلیت میں گیس کی شمولیت کی موجودگی کا اندازہ لگا سکتا ہے۔ گیس میں اہم آئنائزیشن اور نقصانات کے ساتھ، حرارتی اور موصلیت کی خرابی ہوسکتی ہے.لہذا، پیداوار کے دوران گیس کی شمولیت کو دور کرنے کے لیے ہائی وولٹیج برقی مشینوں کے وائنڈنگز کی موصلیت کو ایک خاص علاج سے مشروط کیا جاتا ہے - ویکیوم کے نیچے خشک ہونا، موصلیت کے سوراخوں کو دباؤ میں گرم کمپاؤنڈ سے بھرنا اور دبانے کے لیے رول کرنا۔

ہوا کی شمولیت کا آئنائزیشن اوزون اور نائٹروجن آکسائیڈز کی تشکیل کے ساتھ ہوتا ہے، جس کا نامیاتی موصلیت پر تباہ کن اثر پڑتا ہے۔ غیر مساوی کھیتوں میں ہوا کا آئنائزیشن، مثال کے طور پر، پاور لائنوں میں، نظر آنے والی روشنی (کورونا) کے اثر اور نمایاں نقصانات کے ساتھ ہوتا ہے، جس سے ٹرانسمیشن کی کارکردگی کم ہوتی ہے۔

مائع ڈائی الیکٹرک میں ڈائی الیکٹرک نقصانات

مائعات میں ڈائی الیکٹرک نقصان ان کی ساخت پر منحصر ہے۔ غیر جانبدار (غیر قطبی) مائعات میں بغیر نجاست کے، برقی چالکتا بہت کم ہوتی ہے، اس لیے ان میں ڈائی الیکٹرک نقصانات بھی کم ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، ریفائنڈ کنڈینسر آئل میں tgδ ہوتا ہے۔

ٹیکنالوجی میں، قطبی مائعات (سوول، کیسٹر آئل وغیرہ) یا غیر جانبدار اور ڈوپولر مائعات کے مرکب (ٹرانسفارمر تیل، مرکبات، وغیرہ)، جس میں ڈائی الیکٹرک نقصانات غیر جانبدار مائعات کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ ہیں۔ مثال کے طور پر، 106 Hz کی فریکوئنسی اور 20 ° C (293 K) کے درجہ حرارت پر کیسٹر آئل کا tgδ 0.01 ہے۔

قطبی مائعات کا ڈائی الیکٹرک نقصان viscosity پر منحصر ہے۔ ان نقصانات کو ڈوپول نقصانات کہا جاتا ہے کیونکہ یہ ڈوپول پولرائزیشن کی وجہ سے ہوتے ہیں۔

کم وسکوسیٹی پر، مالیکیولز بغیر رگڑ والے فیلڈ کے عمل کے تحت ہوتے ہیں، اس معاملے میں ڈوپول نقصانات چھوٹے ہوتے ہیں، اور کل ڈائی الیکٹرک نقصانات صرف برقی چالکتا کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ بڑھتی ہوئی viscosity کے ساتھ ڈوپول نقصانات میں اضافہ ہوتا ہے۔ایک مخصوص viscosity میں، نقصانات زیادہ سے زیادہ ہیں.

اس کی وضاحت اس حقیقت سے ہوتی ہے کہ کافی زیادہ واسکاسیٹی پر مالیکیولز کے پاس فیلڈ میں ہونے والی تبدیلی کی پیروی کرنے کا وقت نہیں ہوتا ہے اور ڈوپول پولرائزیشن عملی طور پر غائب ہو جاتا ہے۔ اس صورت میں، ڈائی الیکٹرک نقصانات چھوٹے ہیں. جیسے جیسے تعدد بڑھتا ہے، زیادہ سے زیادہ نقصان زیادہ درجہ حرارت والے علاقے میں منتقل ہو جاتا ہے۔

نقصانات کا درجہ حرارت کا انحصار پیچیدہ ہے: tgδ بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ بڑھتا ہے، اپنی زیادہ سے زیادہ تک پہنچ جاتا ہے، پھر کم سے کم ہو جاتا ہے، پھر دوبارہ بڑھ جاتا ہے، اس کی وضاحت برقی چالکتا میں اضافے سے ہوتی ہے۔ ڈوپول کے نقصانات بڑھتی ہوئی تعدد کے ساتھ بڑھتے ہیں جب تک کہ پولرائزیشن کے پاس فیلڈ میں ہونے والی تبدیلی کی پیروی کرنے کا وقت نہیں ہوتا ہے، جس کے بعد ڈوپول مالیکیولز کے پاس اپنے آپ کو مکمل طور پر فیلڈ کی سمت میں موڑنے کا وقت نہیں ہوتا ہے اور نقصانات مستقل ہوجاتے ہیں۔

کم viscosity سیالوں میں، کم تعدد پر ترسیل کے نقصانات غالب ہوتے ہیں، اور ڈوپول نقصانات نہ ہونے کے برابر ہوتے ہیں۔ اس کے برعکس، ریڈیو فریکوئنسیوں پر ڈوپول نقصانات زیادہ ہوتے ہیں۔ لہذا، ڈوپول ڈائی الیکٹرکس اعلی تعدد والے شعبوں میں استعمال نہیں ہوتے ہیں۔

ٹھوس ڈائی الیکٹرکس میں ڈائی الیکٹرک نقصانات

ٹھوس ڈائی الیکٹرکس میں ڈائی الیکٹرک نقصانات کا انحصار ساخت (کرسٹل لائن یا بے ساختہ)، ساخت (نامیاتی یا غیر نامیاتی) اور پولرائزیشن کی نوعیت پر ہوتا ہے۔ اس طرح کے ٹھوس غیر جانبدار ڈائی الیکٹرکس میں جیسے سلفر، پیرافین، پولی اسٹیرین، جن میں صرف الیکٹرانک پولرائزیشن ہوتی ہے، کوئی ڈائی الیکٹرک نقصانات نہیں ہوتے۔ نقصانات صرف نجاست کی وجہ سے ہو سکتے ہیں۔ لہذا، اس طرح کے مواد کو اعلی تعدد ڈائیلیکٹرکس کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے.

غیر نامیاتی مواد، جیسے سنگل کرسٹل آف راک سالٹ، سلوائٹ، کوارٹز، اور خالص ابرک، الیکٹرانک اور آئنک پولرائزیشن کے حامل، صرف برقی چالکتا کی وجہ سے کم ڈائی الیکٹرک نقصانات رکھتے ہیں۔ ان کرسٹلز میں ڈائی الیکٹرک نقصانات کا انحصار تعدد پر نہیں ہوتا ہے، اور tgδ بڑھتی ہوئی تعدد کے ساتھ کم ہو جاتا ہے۔ جیسے جیسے درجہ حرارت بڑھتا ہے، نقصانات اور ٹی جی ایف ٹی اسی طرح تبدیل ہوتے ہیں جس طرح برقی چالکتا، ایک کفایتی فعل کے قانون کے مطابق بڑھتی ہے۔

مختلف ساخت کے شیشوں میں، مثال کے طور پر، کانچ کے مرحلے کے اعلی مواد کے ساتھ سیرامکس، برقی چالکتا کی وجہ سے نقصانات کا مشاہدہ کیا جاتا ہے. یہ نقصانات کمزور پابند آئنوں کی نقل و حرکت کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ وہ عام طور پر 50 - 100 ° C (323 - 373 K) سے زیادہ درجہ حرارت پر ہوتے ہیں۔ یہ نقصانات ایک کفایتی فعل کے قانون کے مطابق درجہ حرارت کے ساتھ نمایاں طور پر بڑھتے ہیں اور تعدد پر بہت کم انحصار کرتے ہیں (بڑھتی ہوئی تعدد کے ساتھ tgδ کمی ہوتی ہے)۔

غیر نامیاتی پولی کرسٹل لائن ڈائی الیکٹرکس (ماربل، سیرامکس وغیرہ) میں، اضافی ڈائی الیکٹرک نقصانات سیمی کنڈکٹر نجاست کی موجودگی کی وجہ سے ہوتے ہیں: نمی، آئرن آکسائیڈ، کاربن، گیس وغیرہ۔ ایک ہی مواد، کیونکہ مواد کی خصوصیات ماحولیاتی حالات کے زیر اثر تبدیل ہوتی ہیں۔

آرگینک پولر ڈائی الیکٹرکس (لکڑی، سیلولوز ایتھرز، قدرتی محلول، مصنوعی رال) میں ڈائی الیکٹرک نقصانات ڈھیلے پارٹیکل پیکنگ کی وجہ سے ساختی پولرائزیشن کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ یہ نقصانات ایک خاص درجہ حرارت پر زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کے ساتھ ساتھ اس کی نشوونما کے ساتھ بڑھتی ہوئی تعدد پر منحصر ہوتے ہیں۔ لہذا، یہ ڈائی الیکٹرکس اعلی تعدد والے شعبوں میں استعمال نہیں ہوتے ہیں۔

خصوصیت سے، مرکب سے رنگے ہوئے کاغذ کے لیے درجہ حرارت پر انحصار tgδ کے دو میکسما ہوتے ہیں: پہلا منفی درجہ حرارت پر دیکھا جاتا ہے اور ریشوں کے نقصان کو نمایاں کرتا ہے، دوسرا زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت پر مرکب کے ڈوپول کے نقصان کی وجہ سے ہوتا ہے۔ جیسے جیسے قطبی ڈائی الیکٹرکس میں درجہ حرارت بڑھتا ہے، برقی چالکتا سے وابستہ نقصانات میں اضافہ ہوتا ہے۔