7 . M E C H A N I Z M P R Z E B I C I A D I E L E K T R Y K W S T A AY C H
7 . 1 W P R O W A D Z E N I E
P r z e b i c i e d i e l e k t r y k a s t a Be g o w i |e s i z j e g o n i e o d w r a c a l n y m u s z k o d z e n i e m .
Z j a w i s k a z w i z a n e z p r z e b i c i e m d i e l e k t r y k w s t a By c h m a j b a r d z o z Bo |o n y c h a r a k t e r z e w z g l d u
n a b a r d z o d u | r |n o r o d n o [ i c h s k Ba d u c h e m i c z n e g o , s t r u k t u r y , d o d a t k w i z a n i e c z y s z c z e D j a k
r w n i e | t e c h n o l o g i i w y t w a r z a n i a . Z a t e m t e c h n i c z n y c h d i e l e k t r y k w s t a By c h n i e m o |n a u w a |a
z a c i a Ba o [c i [l e z d e f i n i o w a n e j s t r u k t u r z e w e w n t r z n e j .
S t d r w n i e | w y n i k a j d w i e d e f i n i c j e w y t r z y m a Bo [c i e l e k t r y c z n e j d i e l e k t r y k w s t a By c h :
1 . W y t r z y m a Bo [ s w o i s t a ( i s t o t n a ) , k t r p r z e w i d u j e s i d l a i d e a l n e g o d i e l e k t r y k a b e z
j a k i c h k o l w i e k d o m i e s z e k i z a n i e c z y s z c z e D, w w c z a s g d y z a c h o d z i c z y s t o e l e k t r y c z n y p r o c e s
l a w i n o w e g o r o z w o j u w y Ba d o w a n i a e l e k t r y c z n e g o . W y t r z y m a Bo [ t e g o t y p u u d a j e s i c z a s e m
o s i g n , w s p e c y f i c z n y c h w a r u n k a c h l a b o r a t o r y j n y c h , d l a n i e w i e l k i c h p r b e k , u z y s k a n e g o
s p e c j a l n y m i m e t o d a m i m a t e r i a Bu .
2 . W y t r z y m a Bo [ p r a k t y c z n a , w i e l o k r o t n i e n i |s z a o d s w o i s t e j , d l a d i e l e k t r y k w o t e c h n i c z n y m
s t o p n i u c z y s t o [c i . D l a d i e l e k t r y k w r z e c z y w i s t y c h c z y s t o e l e k t r y c z n y m e c h a n i z m p r z e b i c i a j e s t
z a k B c a n y d o d a t k o w y m i z j a w i s k a m i , k t r e z w y k l e d e c y d u j o r z e c z y w i s t e j w y t r z y m a Bo [c i
e l e k t r y c z n e j .
P r z y k Ba d o w o , d l a s z k Ba w y t r z y m a Bo [ s w o i s t a z a w i e r a s i w p r z e d z i a l e 2 6 M V / c m ,
g d y p r a k t y c z n i e o s i g a s i n a j w y |e j 0 . 2 5 0 . 4 5 M V / c m .
C z y s t o e l e k t r y c z n y m e c h a n i z m p r z e b i c i a d i e l e k t r y k w s t a By c h , o d g r y w a j c y p e w n
r o l p r z y n a p i c i a c h u d a r o w y c h o c z a s a c h t r w a n i a n a p i c i a r z d u m i k r o s e k u n d , o p a r t y o r u c h
s w o b o d n y c h e l e k t r o n w , i c h m n o |e n i e s i i o d d z i a By w a n i e z c z s t k a m i m a t e r i i d a j e s i o p i s a
t y l k o d l a c z y s t y c h d i e l e k t r y k w , o p r o s t s z y c h s t r u k t u r a c h k r y s t a l i c z n y c h . Z a t e m i s t n i e j c e t e o r i e
p r z e b i c i a e l e k t r y c z n e g o s n i e p r z y d a t n e p r a k t y c z n i e .
W p r z y p a d k a c h p r a k t y c z n y c h d e c y d u j c r o l o d g r y w a j i n n e z j a w i s k a n o s z c e n a z w y :
" m e c h a n i z m u c i e p l n e g o ;
" m e c h a n i z m u w y Ba d o w a D n i e z u p e Bn y c h ;
" m e c h a n i z m u z a n i e c z y s z c z e n i o w e g o ;
" m e c h a n i z m u s t a r z e n i o w e g o .
7 . 2 . M E C H A N I Z M C I E P L N Y
M e c h a n i z m c i e p l n y o p a r t y j e s t o p o r w n a n i e i l o [c i c i e p Ba w y t w o r z o n e g o w d i e l e k t r y k u
w s k u t e k s t r a t d i e l e k t r y c z n y c h i c i e p Ba o d p r o w a d z a n e g o d o o t o c z e n i a ( r y s . 7 . 1 ) .
W p u n k c i e 2 p r z y n a p i c i u
U 2 , i l o [ c i e p Ba o d d a w a n e g o d o
o t o c z e n i a j e s t m n i e j s z a n i | i l o [ c i e p Ba
w y t w a r z a n e g o w s k u t e k s t r a t
d i e l e k t r y c z n y c h . B d z i e w i c n a s t p o w a B
n i e o g r a n i c z o n y w z r o s t c i e p Ba i m u s i
d o j [ d o p r z e b i c i a . W p u n k c i e 1 j e s t
r w n o w a g a t e r m i c z n a , i l o [ c i e p Ba
w y t w a r z a n e g o j e s t r w n a i l o [c i c i e p Ba
o d d a w a n e g o d o o t o c z e n i a . J e d n o c z e [n i e
w p u n k c i e 1 j e s t z a c h o w a n y p e w i e n
m a r g i n e s b e z p i e c z e Ds t w a . J e [l i w
u k Ba d z i e w y s t p i c h w i l o w y w z r o s t
n a p i c i a d o n p . w a r t o [c i U 2 i t e m p e r a t u r a
w z r o [n i e d o n p . w a r t o [c i 2 t o p o z a n i k u
p r z e p i c i a U 2 i p o p o w r o c i e d o s t a n u
p r a c y p r z y n a p i c i u U 3 w y s t p i n a d m i a r
c i e p Ba o d d a w a n e g o d o o t o c z e n i a i p o w r t
d o t e m p e r a t u r y s t a n u r w n o w a g i 1 .
O c z y w i [c i e , d Bu g i c z a s t r w a n i a
p r z e p i c i a U 2 l u b n a d m i e r n e p r z e p i c i e
U 1 m o g d o p r o w a d z i d o s t a n u
n i e r w n o w a g i c i e p l n e j i w k o n s e k w e n c j i
d o p r z e b i c i a .
W o p a r c i u o p o w y |s z z a s a d s w y p r o w a d z a n e w z o r y p o z w a l a j c e o c e n i n a p i c i e
p r z e b i c i a c i e p l n e g o w z a l e |n o [c i o d g e o m e t r i i u k Ba d u i z o l a c y j n e g o n p . d l a u k Ba d u t y p u
p r z e p u s t o w e g o , p Ba s k i e g o , w a l c o w e g o u w a r s t w i o n e g o i t p . P r z y k Ba d o w o d l a u k Ba d u w a l c w
w s p Bo s i o w y c h z d i e l e k t r y k i e m j e d n o r o d n y m ( u k Ba d p r z e p u s t o w y ) n a p i c i e p r z e b i c i a j e s t
w y r a |o n e w z o r e m
U = 1 . 6 " m " ( 7 . 1 )
p
p t "
g d z i e : - p r z e w o d n o [ c i e p l n a [ W / ( K m ) ] ; p t - s t r a t y j e d n o s t k o w e , d l a j e d n o s t k i n a t |e n i a p o l a
e l e k t r y c z n e g o , p r z y t e m p e r a t u r z e o d n i e s i e n i a ( n o r m a l n e j ) i p r z y d a n e j c z s t o t l i w o [c i
[ W / ( V 2 "m ) ] ; - t e m p e r a t u r o w y w s p Bc z y n n i k s t r a t d i e l e k t r y c z n y c h [ 1 / K ] .
W z r t e n u w z g l d n i a z a r w n o o d p r o w a d z a n i e c i e p Ba w k i e r u n k u p r o m i e n i o w y m j a k i
w k i e r u n k u o s i o w y m . P r z y b r a k u o d p r o w a d z a n i a c i e p Ba w k i e r u n k u o s i o w y m w s p Bc z y n n i k
l i c z b o w y m a l e j e d o w a r t o [c i 1 . 4 2 .
O d p o w i e d n i d o p u s z c z a l n y p r z y r o s t t e m p e r a t u r y n a p o w i e r z c h n i d i e l e k t r y k a o k r e [l a s i z w z o r u :
y
" = ( 7 . 2 )
g d z i e w s p Bc z y n n i k i m i y z a l e | o d i l o r a z u p r o m i e n i r 1 / r 2 o d p o w i e d n i o d l a w e w n t r z n e g o i
z e w n t r z n e g o w a l c a i s p o d a n e w t a b e l i 1 8 .
T a b e l a 1 8
W s p Bc z y n n i k i d o w z o r w ( 7 . 1 ) i ( 7 . 2 ) .
r 1 / r 2 0 0 . 1 0 0 . 2 0 0 . 3 0 0 . 4 0 0 . 5 0 0 . 6 0
m 1 0 . 9 2 0 . 8 6 0 . 8 2 0 . 7 9 0 . 7 5 0 . 7 3
y 1 . 3 9 1 . 3 5 1 . 3 2 1 . 2 9 1 . 2 6 1 . 2 4 1 . 2 3
7 . 3 . M E C H A N I Z M W Y AA D O W A C N I E Z U P E AN Y C H
J e [l i w e w n t r z u d i e l e k t r y k a s t a Be g o z n a j d u j e s i w t r c i n a ( k a w e r n a ) g a z o w a t o
w s k u t e k p a n u j c y c h w t e j k a w e r n i e n a t |e D p o l a e l e k t r y c z n e g o w y |s z y c h n i | w o t a c z a j c y m j
m a t e r i a l e s t a By m o r a z z p o w o d u m n i e j s z e j w y t r z y m a Bo [c i e l e k t r y c z n e j g a z u ( p o w i e t r z a ) w m i a r
w z r o s t u n a p i c i a w y Ba d o w a n i a e l e k t r y c z n e m u s z r o z p o c z s i w k a w e r n i e g a z o w e j .
N i e c h w t r c i n a g a z o w a m a w y i d e a l i z o w a n y k s z t a Bt j a k n a r y s u n k u 7 . 2 a , g d z i e g r u b o [
w t r c i n y d 1 j e s t z n a c z n i e m n i e j s z a n i | c a Bk o w i t a g r u b o [ d i e l e k t r y k a s t a Be g o d .
S c h e m a t z a s t p c z y t a k i e g o u k Ba d u i z o l a c y j n e g o p r z e d s t a w i a r y s u n e k 7 . 2 b . W y s t p u j
t u t r z y p o j e m n o [c i : C 1 o d w z o r o w u j c a p o j e m n o [ w t r c i n y g a z o w e j ; C 2 j a k o p o j e m n o [ p a s a
s z e r e g o w e g o z w t r c i n o r a z C 3 - p o j e m n o [ p o z o s t a Be j o b j t o [c i d i e l e k t r y k a . W s k u t e k r |n i c y
p r z e n i k a l n o [c i e l e k t r y c z n e j g a z u i i z o l a t o r a s t a Be g o , w e w t r c i n i e p a n u j e n a t |e n i e p o l a w y |s z e
n i | w p o z o s t a Be j , p o Bc z o n e j w s z e r e g z w t r c i n , o b j t o [c i d i e l e k t r y k a . J e [l i n a t |e n i e p o l a j e s t
w i k s z e o d w y t r z y m a Bo [c i e l e k t r y c z n e j g a z u t o w e w t r c i n i e w y s t p i z a p Bo n w y Ba d o w a D
n i e z u p e Bn y c h .
I s t n i e j e p o g l d , |e n a p i c i e p r o g o w e w y Ba d o w a D s a m o i s t n y c h w e w t r c i n i e s p e Bn i a
p r a w o P a s c h e n a ( p a t r z r o z d z . 5 . 2 . 4 ) . D l a w t r c i n y p r o s t o k t n e j j a k n a r y s u n k u 7 . 2 a n a p i c i e
p o c z t k o w e w y Ba d o w a D n i e z u p e Bn y c h o k r e [l a w z r :
d
#
- 1 #
# #
d 1
#
U = K " d 1 "#1 + ( 7 . 3 )
z g
# #
'
# #
# #
g d z i e : K g - n a t |e n i e p o l a e l e k t r y c z n e g o , p r z y k t r y m z a c h o d z i p r z e s k o k w w a r s t w i e g a z u o
g r u b o [c i d 1 ; ' - p r z e n i k a l n o [ e l e k t r y c z n a w z g l d n a d i e l e k t r y k a s t a Be g o .
J a k w i d a i m p r z e n i k a l n o [ d i e l e k t r y k a s t a Be g o j e s t w i k s z a t y m U z j e s t m n i e j s z e . P o
z a p Bo n i e w y Ba d o w a n i a n a p i c i e U 1 a w t r c i n i e g a z o w e j m a l e j e a | d o w a r t o [c i , p r z y k t r e j
w y Ba d o w a n i e g a [n i e ( r y s . 7 . 3 ) . N a p i c i e t o , o z n a c z o n e n a r y s u n k u 7 . 3 j a k o U g n o s i n a z w
n a p i c i a g a [n i c i a i j e s t o 3 0 4 0 % n i |s z e n i | n a p i c i e z a p Bo n u . N a s t p n i e c a By c y k l p o w t a r z a s i .
W y Ba d o w a n i a n i e z u p e Bn e z a c h o d z c e w d Bu |s z y m o k r e s i e c z a s u m o g d o p r o w a d z i d o
p r z e b i c i a d i e l e k t r y k a s t a Be g o w s k u t e k :
a ) s t o p n i o w e j e r o z j i d i e l e k t r y k a p o d w p By w e m b o m b a r d o w a n i a j o n a m i i e l e k t r o n a m i [c i a n e k
w t r c i n y ;
b ) c h e m i c z n e g o o d d z i a By w a n i a g a z w w y t w a r z a n y c h p o d c z a s w y Ba d o w a n i a - p r o c e s t e n z a c h o d z i
s z c z e g l n i e i n t e n s y w n i e p r z y o b e c n o [c i w i l g o c i ;
c ) t w o r z e n i a s i k a n a B w p r z e w o d z c y c h ;
d ) o g r z e w a n i a d i e l e k t r y k a w s k u t e k w z r o s t u s t r a t w y w o Ba n y c h w y Ba d o w a n i a m i n i e z u p e Bn y m i .
7 . 4 . M E C H A N I Z M Z A N I E C Z Y S Z C Z E N I O W Y
W d i e l e k t r y k a c h s t a By c h m o g p o j a w i a s i o b c e c i a Ba s t a Be n p . w t r c i n y w g l o w e ,
m e t a l i c z n e c z y w t r c i n y i n n y c h d i e l e k t r y k w . S t o z w y k l e s k u t k i n i e d o s k o n a Bo [c i t e c h n o l o g i i
w y t w a r z a n i a d i e l e k t r y k w . Z a n i e c z y s z c z e n i a t e m o g b y zr d Be m w y Ba d o w a D n i e z u p e Bn y c h ,
k t r e e r o z y j n i e , w d Bu g i m o k r e s i e c z a s u d o p r o w a d z d o p r z e b i c i a .
J e s t t o s z c z e g l n i e i s t o t n e w p r z y p a d k u |y w i c e p o k s y d o w y c h , k t r e u z y s k u j w y s o k
j a k o [ j a k o i z o l a t o r y t y l k o w w c z a s , g d y s o d l e w a n e w s t e r y l n y c h w a r u n k a c h , n a j l e p i e j w
w y s o k i e j p r |n i . N a w e t w t r c i n y d i e l e k t r y c z n e o p r z e n i k a l n o [c i r |n e j o d p r z e n i k a l n o [c i
[r o d o w i s k a m o g s t a n o w i z a c z t e k e r o z j i .
7 . 5 . M E C H A N I Z M S T A R Z E N I O W Y
W d i e l e k t r y k a c h o r g a n i c z n y c h , g B w n i e p o d w p By w e m t e m p e r a t u r y , z a c h o d z
n i e o d w r a c a l n e z m i a n y c h e m i c z n e p r o w a d z c e d o z m n i e j s z e n i a w y t r z y m a Bo [c i e l e k t r y c z n e j a w
k o n s e k w e n c j i , p r z y o d p o w i e d n i o w y s o k i e j w a r t o [c i n a p i c i a , d o p r z e b i c i a .
P r z y k Ba d o w o , w p r z y p a d k u i z o l a c j i c e l u l o z o w e j w s k u t e k p r o c e s w c i e p l n y c h
( d Bu g o t r w a By c h ) z a c h o d z i p r o c e s d e p o l i m e r y z a c j i ( z m n i e j s z a n i a s i Ba Dc u c h w c e l u l o z y ) , c o
s a m o w s o b i e p o w o d u j e j e d y n i e z m n i e j s z e n i e w y t r z y m a Bo [c i m e c h a n i c z n e j a w m a By m s t o p n i u
e l e k t r y c z n e j . J e d n a k |e k r u c h y p a p i e r , p r z y j a k i c h k o l w i e k w i k s z y c h n a p r |e n i a c h
m e c h a n i c z n y c h - p k a , c o w k o n s e k w e n c j i p r o w a d z i d o p r z e b i c i a e l e k t r y c z n e g o .
o
D l a i z o l a c j i p a p i e r o w e j , w z a k r e s i e t e m p e r a t u r 1 0 0 1 3 0 C , o b o w i z u j e p r a w o
M o u n t s i n g e r a , z g o d n i e z k t r y m , w u p r o s z c z e n i u , w z r o s t t e m p e r a t u r y o 8 o C s k r a c a c z a s |y c i a
i z o l a c j i o p o Bo w . W o p a r c i u o t z a s a d f o r m u Bu j e s i p r z e p i s y o d n o [n i e i z o l a c j i u r z d z e D i
m a s z y n e l e k t r y c z n y c h , u s t a l a j c o p t y m a l n y c z a s |y c i a i z o l a c j i n a 1 5 d o 2 0 l a t .
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