3. 3. Диэлектрические потери в газах

Диэлектрические потери в газах при напряженностях поля, ниже тех, которые необходимы для развития ударной ионизации молекул газа, очень малы. В этом случае газ можно практически рассматри­вать как идеальный диэлектрик.

Источником диэлектрических потерь газа может быть в основном только электропроводность, так как ориентация дипольных моле­кул газов при их поляризации не сопровождается диэлектрическими потерями.

Все газы отличаются весьма малой электропроводностью, и угол диэлектрических потерь в связи с этим будет ничтожно мал, осо­бенно при высоких частотах. Значение tg б может быть вычислено по формуле (3-15).

Удельное объемное сопротивление газов — около 10^й Ом м, е_г ж 1 и tg б при / = 50 Гц (в отсутствие ионизации) менее 4-10^-8.

При высоких напряжениях и неоднородном поле, когда напря­женность в отдельных местах превзойдет некоторое критическое зна­чение, молекулы газа ионизируются, вследствие чего в газе возни­кают потери на ионизацию. Выше (см. стр. 45) уже было сказано, что увеличение tg б с ростом напряжения говорит о наличии газовых включений в твердой изоляции.

Газовые включения увеличивают tg 6 с увеличением напряже­ния (рис. 3-3). При напряжении ионизации 0_а газ в порах ионизи­руется и tg 6 заметно возрастает. При напряжении свыше (7) начи­нается пробой газа (см. стр. 59). Зависимость б = / (II) часто называют кривой ионизации.

Ионизация газа, заполняющего закрытые поры в твердой изоля­ции, может привести к разогреву и разрушению изделий с газовыми

Рис. 3-3. Зависимость tg б от напряжения для изо­ляции с воздушными включениями

в ключениями. Ионизация воздуха сопровож­дается образованием озона и оксидов азота, что вызывает химическое разложение орга­нической изоляции, содержащей газовые включения.

На линиях электропередачи высокого напряжения потери на ионизацию воздуха у поверхности проводов (явление короны) сни­жают КПД линии.

2. 4. Диэлектрические потери в жидких диэлектриках

В неполярных жидкостях диэлектрические потери обусловлены только электропроводностью, если жидкость не содержит примесей с дипольными молекулами. Удельная проводимость неполярных чистых жидкостей, как было указано ранее, чрезвычайно мала, бла­годаря чему малы и диэлектрические потери. Примером может слу­жить тщательно очищенное от примесей нефтяное конденсаторное масло, tg б которого очень мал и может быть рассчитан по формуле (3-15).

Полярные жидкости в зависимости от условий (температура, ча­стота) могут обладать заметными потерями, связанными с дипольно- релаксационной поляризацией, помимо потерь, обусловленных элект­ропроводностью.

Применяемые в технике жидкие диэлектрики часто представляют собой смеси неполярных и полярных веществ (например, масляно­канифольные компаунды) или являются полярными жидкостями (совол).

У жидких диэлектриков с полярными молекулами заметно про­является зависимость диэлектрических потерь от вязкости. Удельная проводимость таких жидкостей при комнатной температуре 10~¹⁰— 10-¹¹ См/м. Диэлектрические потери, наблюдаемые в полярных вязких жидкостях при переменном напряжении, значительно пре­восходят потери, обусловленные электропроводностью. Такие по­тери называют дипольно-релаксационными потерями. Объяснение природы потерь в полярных вязких жидкостях можно дать, осно­вываясь на представлениях о механизме дипольно-релаксационной поляризации.

Дипольные молекулы, следуя за изменнением электрического поля, поворачиваются в вязкой среде и вызывают потери электри­ческой энергии на трение с выделением теплоты. Если вязкость жидкости достаточно велика, молекулы не успевают следовать за изменением поля и дипольная поляризация практически исчезает; диэлектрические потери при этом будут малы. Дипольные потери будут также малы, если вязкость жидкости мала и ориентация мо­лекул происходит без трения. При средней вязкости дипольные по­тери могут быть существенны и при некотором значении вязкости имеют максимум. Температурная зависимость б (рис. 3-4) мас-

0,06

ори

0,02

О

Рис. 3-5

ЬдЬ
50П	'А	V	1кГц	/
)	/	ч>	V	/ Л-*'

40 60 80 ■ 100 С

Рис. 3-4

Рис. 3-4. Зависимость tg б от температуры при разных частотах для масляно-кани­фольного компаунда

Рис. 3-5. Зависимость рассеиваемой мощности и б от частоты для дипольной