غاز عازل

الغاز العازل ، أو الغاز العازل ، هو مادة عازلة في الحالة الغازية. يتمثل غرضه الرئيسي في منع أو إخماد التفريغات الكهربائية بسرعة . تُستخدم الغازات العازلة كعوازل كهربائية في تطبيقات الجهد العالي ، مثل المحولات ، وقواطع الدائرة (وخاصة قواطع دائرة سداسي فلوريد الكبريت )، ومفاتيح التبديل (وخاصة مفاتيح التبديل ذات الجهد العالي )، وموجهات الرادار ، وغيرها.

بالنسبة لتطبيقات الجهد العالي، يجب أن يتمتع الغاز العازل الجيد بقوة عزل كهربائي عالية ، وثبات حراري عالٍ، وخمول كيميائي تجاه مواد البناء المستخدمة، وعدم قابلية للاشتعال، وسمية منخفضة، ونقطة غليان منخفضة ، وخصائص جيدة لنقل الحرارة ، وتكلفة منخفضة. ^{[ 1 ]}

يُعد الهواء أكثر الغازات العازلة شيوعاً ، نظراً لتوافره الواسع وانخفاض تكلفته. ومن الغازات الأخرى الشائعة الاستخدام النيتروجين الجاف .

في حالات خاصة، مثل مفاتيح الجهد العالي، يلزم استخدام غازات ذات خصائص عازلة جيدة وجهود انهيار عالية جدًا . وتُفضّل العناصر ذات السالبية الكهربية العالية ، مثل الهالوجينات ، لأنها تتحد بسرعة مع الأيونات الموجودة في قناة التفريغ. وتتميز غازات الهالوجينات بتآكلها الشديد . لذلك، تُفضّل مركبات أخرى تتفكك فقط في مسار التفريغ؛ ومن أكثرها شيوعًا سداسي فلوريد الكبريت ، ومركبات الفلور العضوية (وخاصة مركبات البيرفلوروكربون )، ومركبات الكلوروفلوروكربون .

يتناسب جهد الانهيار للغازات تقريبًا مع كثافتها . كما يزداد جهد الانهيار مع ضغط الغاز. وللعديد من الغازات حد أقصى للضغط بسبب قابليتها للتسييل .

تُعد نواتج تحلل المركبات الهالوجينية شديدة التآكل، وبالتالي يجب منع حدوث التفريغ الإكليلي .

يمكن أن يؤدي تراكم الرطوبة إلى تدهور الخصائص العازلة للغاز. ويُستخدم تحليل الرطوبة للكشف المبكر عن ذلك.

يمكن للغازات العازلة أن تعمل أيضاً كمبردات .

يُعد الفراغ بديلاً للغاز في بعض التطبيقات.

يمكن استخدام مخاليط الغازات عند الحاجة. فإضافة سداسي فلوريد الكبريت تُحسّن بشكلٍ ملحوظ الخصائص العازلة للمواد العازلة الأقل كفاءة، مثل الهيليوم أو النيتروجين. ^{[ 2 ]} كما تُوفّر مخاليط الغازات متعددة المكونات خصائص عازلة فائقة؛ إذ تجمع المخاليط المثلى بين الغازات التي تجذب الإلكترونات ( سداسي فلوريد الكبريت ، أوكتافلوروسيكلوبوتان ) وجزيئات قادرة على إبطاء حركة الإلكترونات المتسارعة (مثل رباعي فلورو الميثان ، الفلوروفورم ). وتُتحكّم خصائص العزل للغاز من خلال مزيج من جذب الإلكترونات، وتشتيتها ، وتأينها . ^{[ 3 ]}

يؤثر الضغط الجوي بشكل كبير على خصائص عزل الهواء. وقد تتعرض التطبيقات ذات الجهد العالي، مثل مصابيح زينون الوامضة، لأعطال كهربائية على ارتفاعات عالية.

**الجهد النسبي لانهيار الشرارة للغازات العازلة عند ضغط جوي واحد**
الغاز	صيغة	جهد الانهيار بالنسبة للهواء	الوزن الجزيئي (جم/مول)	الكثافة ^* (جم/لتر)	ODP	GWP	ربط الإلكترون	ملكيات
سداسي فلوريد الكبريت	سان فرانسيسكو₆	3.0	146.06	6.164		22800		غاز العزل الأكثر شيوعًا. يتميز بكثافته وغناه بالفلور ، مما يجعله مُخمدًا جيدًا للتفريغ الكهربائي. يتمتع بخصائص تبريد جيدة، وقدرة فائقة على إخماد القوس الكهربائي. ينتج عنه نواتج تحلل أكالة، على الرغم من أن معظم نواتج التحلل تميل إلى إعادة تكوين سادس فلوريد الكبريت (SF6) بسرعة._6- يمكن أن ينتجعن التفريغ الكهربائيأوالتفريغالهالي ديكافلوريد ثنائي الكبريت(S₂ F₁₀ )، وهو غاز شديدالسمية، ذو سمية مشابهةللفوسجين. قد يتفاعل سداسي فلوريد الكبريت في القوس الكهربائي مع مواد أخرى وينتج مركبات سامة، مثلفلوريد البريليوممنأكسيد البريليوم. يُستخدم بكثرة في مخاليط مع غازات أخرى مثل النيتروجين أو الهواء.
نتروجين	شمال₂	1.15	28	1.251	–	–	لا	يُستخدم غالبًا تحت ضغط عالٍ. لا يُسهّل الاحتراق. يُمكن استخدامه مع 10-20% من سادس فلوريد الكبريت _كبديل أقل تكلفة له _. يُمكن استخدامه بمفرده أو مع ثاني أكسيد الكربون _. لا يرتبط بالإلكترونات، ولكنه فعال في إبطاء حركتها.
هواء	29/مزيج	1		1.2	–	–		جهد الانهيار 30 كيلوفولت/سم عند ضغط جوي واحد. خضع لدراسات مستفيضة. عند تعرضه لتفريغ كهربائي، يُكوّن أكاسيد النيتروجين المسببة للتآكل ومركبات أخرى، خاصةً في وجود الماء. نواتج تحلل مسببة للتآكل. قد يُسهّل الاحتراق، خاصةً عند الضغط.
الأمونيا	نيو هامبشاير₃	1	17.031	0.86
ثاني أكسيد الكربون	CO₂	0.95	44.01	1.977	–	1	ضعيف
أول أكسيد الكربون	CO	1.2 ^{[ 4 ]}					ضعيف	فعال في إبطاء حركة الإلكترونات. سام.
كبريتيد الهيدروجين	ح₂ S	0.9	34.082	1.363
الأكسجين	يا₂	0.85	32.0	1.429	–	–		يُسهّل الاحتراق بشكل فعّال للغاية. وهو خطير، خاصةً عند تركيزه العالي أو عند ضغطه.
الكلور	Cl₂	0.85	70.9	3.2
هيدروجين	ح₂	0.65	2.016	0.09			لا يكاد يكون	جهد انهيار منخفض، لكن سعة حرارية عالية ولزوجة منخفضة للغاية. يُستخدم لتبريد مولدات التوربينات المبردة بالهيدروجين ، على سبيل المثال . يُعاني من مشاكل في المناولة والسلامة. يتميز بسرعة إزالة الإثارة، ويمكن استخدامه في فجوات الشرارة ذات معدل التكرار العالي وفي الثايراترونات السريعة .
ثاني أكسيد الكبريت	لذا₂	0.30	64.07	2.551
أكسيد النيتروز	شمال₂ O	~1.3					ضعيف	ضعيف في جذب الإلكترونات. فعال في إبطاء الإلكترونات. ^{[ 4 ]}
1,2-ثنائي كلورو رباعي فلورو الإيثان ( R-114 )	التليف الكيسي₂ ClCF₂ سنتيلتر	3.2	170.92	1.455	؟		قوي	يبلغ الضغط المشبع عند درجة حرارة 23 درجة مئوية حوالي 2 ضغط جوي، مما ينتج عنه جهد انهيار أعلى بمقدار 5.6 مرة من النيتروجين عند ضغط جوي واحد. منتجات تحلل أكالة.
ثنائي كلورو ثنائي فلورو الميثان (R-12)	التليف الكيسي₂ سنتيلتر₂	2.9	120.91	6	1	8100	قوي	يبلغ ضغط البخار 90 رطل لكل بوصة مربعة (6.1 ضغط جوي) عند 23 درجة مئوية، مما ينتج عنه جهد انهيار أعلى بـ 17 مرة من الهواء عند ضغط جوي واحد. ويمكن الحصول على جهود انهيار أعلى بزيادة الضغط عن طريق إضافة النيتروجين. ينتج عن ذلك نواتج تحلل أكالة.
ثلاثي فلورو الميثان	التليف الكيسي₃ ساعات	0.8					ضعيف
1,1,1,3,3,3-سداسي فلورو البروبان (R-236fa)	التليف الكيسي₃ قنوات₂ قدم مكعب₃		152.05			6300	قوي	منتجات التحلل المسببة للتآكل.
رابع فلوريد الكربون (R-14)	التليف الكيسي₄	1.01 ^{[ 1 ]}	88.0	3.72	–	6500		عازل ضعيف عند استخدامه بمفرده. عند مزجه مع سادس _فلوريد الكبريت، تنخفض خصائصه العازلة قليلاً، ولكنه يخفض بشكل ملحوظ درجة غليان الخليط ويمنع التكثف عند درجات حرارة منخفضة للغاية. كما أنه يقلل من تكلفة سادس فلوريد الكبريت النقي وسميته وقابليته _للتآكل . ^{[ 5 ]}
سداسي فلورو الإيثان (R-116)	ج₂ F₆	2.02 ^{[ 1 ]}	138	5.734	–	9200	قوي
1،1،1،2-رباعي فلوروإيثان (R-134a)	ج₂ ساعة₂ F₄						قوي	بديل محتمل لـ SF6 _. [ ^{6 ] خصائص} إخماد القوس الكهربائي ضعيفة، لكن خصائصه العازلة جيدة إلى حد ما.
بيرفلوروبروبان (R-218)	ج₃ ف₈	2.2 ^{[ 1 ]}	188	8.17	–	؟	قوي
أوكتافلوروسيكلوبوتان (R-C318)	ج₄ فهرنهايت₈	3.6 ^{[ 1 ]}	200	7.33	–	؟	قوي	بديل محتمل لغاز سادس فلوريد الكبريت (SF6 ₎ .
بيرفلوروبوتان (R-3-1-10)	ج₄ فهرنهايت₁₀	2.6 ^{[ 1 ]}	238	11.21	–	؟	قوي
30% SF₆ /70% هواء		2.0 ^{[ 1 ]}
الهيليوم	هو						لا	لا يرتبط بالإلكترونات، وبالتالي فهو غير فعال في إبطاء الإلكترونات.
نيون	ني	0.02 ^{[ 4 ]}					لا	لا يرتبط بالإلكترونات، وبالتالي فهو غير فعال في إبطاء الإلكترونات.
الأرجون	أر	0.2 ^{[ 4 ]}					لا	لا يرتبط بالإلكترونات، وبالتالي فهو غير فعال في إبطاء الإلكترونات.
مكنسة								يُستخدم الفراغ العالي في المكثفات والمفاتيح. توجد مشاكل في صيانة الفراغ. قد تؤدي الفولتية العالية إلى إنتاج أشعة سينية . ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

^* الكثافة تقريبية؛ يتم تحديدها عادة عند الضغط الجوي، وقد تختلف درجة الحرارة، على الرغم من أنها في الغالب 0 درجة مئوية.

مراجع

1 2 3 4 5 6 7 م. س. نايدو؛ نايدو م. س. (22 نوفمبر 1999). هندسة الجهد العالي . ماكجرو هيل بروفيشنال. ص 35 وما بعدها. ISBN 978-0-07-136108-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2011 .
↑ بول ج. سليد (2008). قاطع الفراغ: النظرية والتصميم والتطبيق . مطبعة سي آر سي. ص 433 وما بعدها. ISBN 978-0-8493-9091-3تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2011 .
↑ رامابريا بارثاساراثي: استخدام ذرات ريدبيرغ كمختبر مصغر لدراسة تفاعلات الإلكترون-الجزيء منخفضة الطاقة
1 2 3 4 لوكاس ج. كريستوفورو: البحث والنتائج حول بدائل غاز سادس فلوريد الكبريت النقي ₆المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. غايثرسبيرغ، ماريلاند. EPA.gov
↑ لوكاس ج. كريستوفورو؛ جيمس ك. أولثوف (1 يناير 1998). العوازل الغازية VIII . سبرينغر. ص 45–. ISBN 978-0-306-46056-2تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2011 .
↑ مواد عازلة غازية ذات قدرة منخفضة على إحداث الاحتباس الحراري - طلب براءة اختراع أمريكي رقم 20080135817. الوصف: مؤرشف بتاريخ 13 أكتوبر 2012 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ). Patentstorm.us (12 ديسمبر 2006). تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أغسطس 2011.
↑ هانز ر. غريم؛ رالف هارفي لوفبيرغ (1970). فيزياء البلازما . دار النشر الأكاديمية. ص 201–. ISBN 978-0-12-475909-1تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يناير 2012 .
↑ رافيندرا أرورا؛ وولفغانغ موش (25 فبراير 2011). هندسة الجهد العالي والعزل الكهربائي . جون وايلي وأولاده. ص 249 وما بعدها. ISBN 978-1-118-00896-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يناير 2012 .

[hveng-1] 1 2 3 4 5 6 7 م. س. نايدو؛ نايدو م. س. (22 نوفمبر 1999). هندسة الجهد العالي . ماكجرو هيل بروفيشنال. ص 35 وما بعدها. ISBN 978-0-07-136108-8تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2011 .

[2] بول ج. سليد (2008). قاطع الفراغ: النظرية والتصميم والتطبيق . مطبعة سي آر سي. ص 433 وما بعدها. ISBN 978-0-8493-9091-3تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2011 .

[3] رامابريا بارثاساراثي: استخدام ذرات ريدبيرغ كمختبر مصغر لدراسة تفاعلات الإلكترون-الجزيء منخفضة الطاقة

[christo-4] 1 2 3 4 لوكاس ج. كريستوفورو: البحث والنتائج حول بدائل غاز سادس فلوريد الكبريت النقي ₆المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا. غايثرسبيرغ، ماريلاند. EPA.gov

[gasdielviii-5] لوكاس ج. كريستوفورو؛ جيمس ك. أولثوف (1 يناير 1998). العوازل الغازية VIII . سبرينغر. ص 45–. ISBN 978-0-306-46056-2تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 أبريل 2011 .

[6] مواد عازلة غازية ذات قدرة منخفضة على إحداث الاحتباس الحراري - طلب براءة اختراع أمريكي رقم 20080135817. الوصف: مؤرشف بتاريخ 13 أكتوبر 2012 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine ). Patentstorm.us (12 ديسمبر 2006). تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 أغسطس 2011.

[7] هانز ر. غريم؛ رالف هارفي لوفبيرغ (1970). فيزياء البلازما . دار النشر الأكاديمية. ص 201–. ISBN 978-0-12-475909-1تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يناير 2012 .

[8] رافيندرا أرورا؛ وولفغانغ موش (25 فبراير 2011). هندسة الجهد العالي والعزل الكهربائي . جون وايلي وأولاده. ص 249 وما بعدها. ISBN 978-1-118-00896-6تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 يناير 2012 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

6 ] خصائص

[ 7 ]

[ 8 ]

اللغة	العربية (RTL)
روابط موسوعية	30 رابطاً
المصدر الأصلي	ويكيبيديا ↗