41.Электропроводность полимерных диэлектриков

Электропроводность полимерных диэлектриков носит в основном ионный характер. Источником ионов могут быть как сами молекулы, так и ионогенные примеси. По данным Б.Н.Сажина энергия ионизации молекул примесей ионогена всего лишь 0.2 эB и менее, концентрация свободных ионов в полимерах очень мала и составляет 10²⁰ - 10²² м^-3. Ширина запрещенной зоны у полимерных диэлектриков велика, например у фторопласта-4 W = 10.07 эB. Однако, у некоторых полимерных диэлектриков может наблюдаться электронная проводимость, например у полимеров с сопряженными двойными связями, у которых ширина запрещенной зоны невелика. Концентрация электронов или дырок в полимерах зависит от их химического строения и условий обработки и может меняться в широких пределах: от 10¹⁶ до 10^2б м^-3. Зависимость In у =f(1/T) для полимеров вплоть до температуры стеклования Т_с носит линейный характер.

39.Электропроводность жидких диэлектриков

Основную роль в жидких диэлектриках играют два типа электропроводности: ионная и молионная (катафоретическая). В неполярных и слабополярных жидкостях носителями заряда в основном являются ионы, возникающие при диссоциации молекул примесей. Степень диссоциации (отношение числа диссоциированных молекул к общему числу молекул жидкости) зависит от химической природы примесей, концентрации и диэлектрической проницаемости. Степень диссоциации возрастает с увеличением ε. Собственная электропроводность наблюдается при диссоциации молекул жидкости с ионным характером связи.

Электронная электропроводность может наблюдаться в сильных полях при эмиссии электронов с катода в тщательно очищенных от примесей жидкостях. Молионная электропроводность характерна для коллоидных растворов, например для многих электроизоляционных лаков в неотвержденном состоянии, содержащих мелкодисперсный наполнитель, пигмент и др. Знак заряда частицы будет положительным, если диэлектрическая проницаемость частиц - больше ε растворителя и наоборот. Такие заряженные частицы называют молионами. Удельное сопротивление жидкостей уменьшается с ростом температуры по экспоненциальному закону

ρ = B • e^W/kT  , где В - константа, W - энергия диссоциации, k - постоянная Больцмана. По аналогичному закону изменяется и вязкость жидкости. Для неполярных жидкостей (бензол, трансформаторное масло) ρ > 10¹⁰ - 10¹³Ом•м, для слабополярных (совол, касторовое масло) ρ = 10⁸ - 10¹⁰Ом•м, для сильнополярных (дистиллированная вода, этиловый спирт, ацетон) ρ = 10³ - 10⁵Ом•м. Закон Ома в жидкостях нарушается в сильных полях. Возможные причины: диссоциация молекул жидкости, приводящая к резкому росту концентрации ионов; увеличение подвижности ионов; автоэлектронная эмиссия электронов с катода в тщательно очищенных жидкостях.

42.Диэлектрические потери. Тангенс угла диэлектрических потерь. Схемы замещения.

Диэлектрическими потерями называют электрическую мощность, затрачиваемую на нагрев диэлектрика, находящегося в электрическом поле. Потери энергии в диэлектриках наблюдаются как при переменном, так и при постоянном напряжении, поскольку в технических материалах обнаруживается сквозной ток утечки, обусловленный электропроводностью. При постоянном напряжении, когда нет периодической поляризации, качество материала характеризуется значениями удельных объемного и поверхностного сопротивлений, которые определяют значение R_B3 . При воздействии переменного напряжения на диэлектрик в нем кроме сквозной электропроводности могут проявляться другие механизмы превращения электрической энергии в тепловую. Поэтому качество материала недостаточно характеризовать только сопротивлением изоляции. В инженерной практике чаще всего для характеристики способности диэлектрика рассеивать энергию в электрическом поле используют угол диэлектрических потерь, а также тангенс этого угла. Углом диэлектрических потерь δ называют угол, дополняющий до 90° угол сдвига фаз между током и напряжением в емкостной цепи. В случае идеального диэлектрика вектор тока в такой цепи опе­режает вектор напряжения на угол 90°; при этом угол δ равен нулю. Чем больше рассеивается в диэлектрике мощность, тем меньше угол сдвига фаз и тем больше угол диэлектрических потерь δ и его функция tg δ. Тангенс угла диэлектрических потерь непосредственно входит в формулу для рассеиваемой в диэлектрике мощности, поэтому практи­чески наиболее часто пользуются этой характеристикой. Параллельная и последовательная схема замещения диэлектрика с потерями.