41. Газообразные диэлектрики( воздух, азот, водород, элегаз).Свойства, применение.

Главным из газообразных диэлектриков является воздух. Электрическая прочность воздуха меньше, чем у многих жидких и твердых диэлектриков, и потому между проводами высоковольтных линий электропередачи иногда наблюдается пробой воздуха.

Воздух является наиболее распространенным газообразным диэлектриком, служит электроизолирующей средой для линий электропередачи и деталей радиоаппаратуры, входит составной частью в пористые материалы. Водород применяют как газообразный диэлектрик, как восстановитель при получении полупроводниковых материалов и тугоплавких металлов повышенной чистоты. Фтор и хлор применяют для синтеза полимеров фторопластов, винипластов, широко используемых в качестве диэлектриков. Основными недостатками газообразного диэлектрика считают: низкое значение диэлектрической проницаемости ( еж 1), необходимость применения больших зазоров между обкладками. Газообразные диэлектрики широко используются при изготовлении высоковольтных аппаратов ( воздушные и элегазовые выключатели, разрядники и др.), кроме того, воздух окружает большое число электротехнических установок, а в ЛЭП является основной изолирующей средой. В ряде электро - и радиотехнических, радиоэлектронных устройств и приборов используются различные газонаполненные элементы, где важны не только общефизические свойства газов, но и их электрические характеристики. Газообразными диэлектриками являются все газы, в том числе воздух г, широко используемый в электротехнических установках. Электропроводность газообразных диэлектриков обусловлена наличием в них электрически заряженных частиц - электронов и ионов. Наиважнейшим газообразным диэлектриком является воздух, который часто входит в состав электрических устройств независимо от нашего влияния и играет в них роль электрической изоляции в дополнение к специально созданной твердой или жидкой. В отдельных случаях, например, на участках воздушных линий электропередачи, воздух является единственным изолятором. В газообразных диэлектриках пробой носит чисто электрический характер, обусловленный ударной ионизацией. Достоинством газообразного диэлектрика является полное восстановление электрической прочности после пробоя.

40. Механические и физико-химические параметры диэлектриков.

Поскольку детали из электроизоляционных материалов подвергаются воздействию механических нагрузок, большое практическое значение имеют механическая прочность этих материалов и способность их не деформироваться от механических напряжений.

Для электроизоляционных материалов анизотропного строения (слоистых, волокнистых и т. п.) значения механической прочности сильно зависят от направления приложения нагрузки. Механическая прочность ряда диэлектриков сильно зависит от площади поперечного сечения образцов. Механическая прочность электроизоляционных материалов сильно зависит от температуры, как правило, уменьшаясь с ее ростом.

При повышении температуры и приближении ее к температуре размягчения данного материала пластическое течение материала сильно увеличивается.

Многие материалы хрупки, т. е., обладая сравнительно высокой прочностью по отношению к статическим нагрузкам, в то же время легко разрушаются динамическими (внезапно прилагаемыми) усилиями.

Распостраненый прием для оценки способности материала сопротивляться действию динамических нагрузок — испытание на ударный изгиб (определение ударной вязкости). В ряде случаев проверяют способность электроизоляционных материалов выдерживать без разрушения длительное воздействие вибраций, Такая проверка чаще всего производится на готовых изделиях,

Твердость, т. е. способность поверхностного слоя материала противостоять деформации от сжимающего усилия, передаваемого посредством предмета малых размеров, имеет для диэлектриков менее существенное значение и определяется различными методами: для неорганических материалов — по минералогической шкале Мооса, для органических диэлектриков — по способу Бринелля или с помощью маятника Кузнецова.

Для жидких и полужидких электроизоляционных материалов, масел, лаков, заливочных и пропиточных компаундов и т. п. важной механической характеристикой является вязкость.

Вязкость всех веществ, не претерпевающих при нагреве химических изменений, сильно уменьшается с повышением температуры.

«Тепловые свойства диэлектриков». К важнейшим тепловым свойствам диэлектриков относятся нагревостойкость, холодостойкость, теплопроводность и тепловое расширение.

Способность электроизоляционных материалов и изделий без вреда для них как кратковременно, так и длительно выдерживать воздействие высокой температуры называют нагревостойкостью. Нагревостойкость органических диэлектриков часто определяют по началу механических деформаций растяжения или изгиба

«Физико-химические свойства диэлектриков»

При выборе электроизоляционного материала для конкретного применения приходится обращать внимание не только на его электрические свойства в нормальных условиях, но рассматривать также их стабильность при воздействии влажности окружающего воздуха, повышенных температур, мороза и радиоактивных излучений.

Нормальное использование изделия в большой степени зависит от механических свойств материалов: их прочности на растяжение, сжатие, изгиб, удар, твердости или эластичности. В ряде случаев к изделиям, а, следовательно, в известной степени и к материалам предъявляются требования вибропрочности при различных амплитудах и частотах колебаний. Для деталей, в которых имеется сопряжение разных материалов, большое значение имеют температурные коэффициенты линейного расширения.

Разработка технологических процессов изготовления электрических машин и аппаратов также требует знания физических, механических и химических свойств (например, окисляемость, растворимость, склеиваемость) материалов.

Электроизоляционные материалы в большей или меньшей степени гигроскопичны, т. е. обладают способностью впитывать в себя влагу из окружающей среды, и влагопроницаемы, т. е. способны пропускать сквозь себя пары воды.

Воздействие излучения может привести к ряду молекулярных преобразований и химических реакций. Ионизационные процессы вызывают мгновенный поток электронов, разрыв и перемещение химических связей связей и образование свободных радикалов. Электроны скапливаются в местах дефектов. Инициируются различные химические реакции.