Классификация диэлектрических материалов

1. По происхождению.

   1. Природные (образуются в природных условиях).

   2. Искусственные (изготовляются химической переработкой природного сырья).

   3. Синтетические (синтезируются химическим путём).

2. 1. Органические (соединения углерода с водородом, азотом, кислородом и др. элементами).

   2. Неорганические (не содержат в своем составе углерода).

3. По стабильности параметров.

   1. Активные (параметры, которых можно регулировать, изменяя напряжённость электрического поля, температуру, механическое напряжение и др.).

   2. Пассивные (параметры, которых не изменяются при воздействие различных факторов) электроизоляционные материалы.

4. По агрегатному состоянию.

   1. Газообразные.

а) Воздух (при малой напряжённости электрического поля, самый дешёвый).

Применение: в высоковольтных выключателях с давлением 2-12 МПа, ЛЭП.

б) Азот N₂ (Е_пр.N2≈Е_{пр.возд.}, но нет окисления О₂)

Применение: в газовых конденсаторах, в силовых трансформаторах газовая подушка.

в) Водород Н₂ (Е_пр.Н2=0,59·Е_{пр.возд.}, взрывоопасен).

Применение: охлаждающая среда в мощных электрических машинах (турбогенераторы).

г) Элегаз SF₆ (Е_пр.SF2=2,5·Е_{пр.возд.}).

Применение: в высоковольтных выключателях, герметично закрытых распределительных устройствах, силовых трансформаторах.

д) Инертные газа: гелий He, неон Ne, аргон Ar, криптон Kr, ксенон Xe, радон Rn.

Применение: добавляются к высокопрочным газам для повышения их дугогасительной способности.

2. Жидкие.

   1. Нефтяные масла (горят при 170⁰С, в процессе эксплуатации стареют).

а) Трансформаторное масло.

Применение: для заливки реостатов, реакторов, маслонаполненных вводов, масляных выключателей, трансформаторов, и др.

б) Конденсаторное масло.

Применение: для пропитки бумажных конденсаторов.

в) Кабельное масло.

Применение: в производстве силовых кабелях.

2. Синтетические (наиболее химически и нагревостойкие).

а) Хлорированные углероды (трихлордефинил C₁₂H₁₀Cl₃, совол C₁₂H₅Cl₅, гексол 20% C₁₂H₉Cl₉, 80% C₄Cl₆ – ТОКСИЧНЫ!!!)

Применение: для пропитки конденсаторов, заливки трансформаторов.

б) Кремнийорганические соединения (полиметилсилоксановые ПМСЖ, полиэтилсилоксановые ПЭСЖ, полифенилсилоксановые ПФСЖ, полиметилфенилсилоксановые ПМФСЖ жидкости).

Применение: в специальных конденсаторах, импульсных трансформаторах, блоках электронной аппаратуре.

в) Фторорганические соединения (хладон).

Применение: для пропитки и заливки конденсаторов и небольших трансформаторов, охладители в блоках электронного оборудования.

3. Твёрдые (самая большая группа).

Электропроводность и пробой газообразных диэлектриков Электропроводность газообразных диэлектриков.

Во всех газах всегда имеется некоторое количество электрических заряженных частиц (электронов и ионов, а так же частицы твёрдых и жидких веществ, примеси), которые находятся в беспорядочном тепловом движении.

Образование электрически заряженных частиц вызывается его ионизацией внешними источниками энергии: космическими и солнечными лучами, радиоактивными излучениями Земли и др. Процесс ионизации заключается, что внешние источники энергии сообщают часть энергии атомам газа, при этом валентные электроны приобретают дополнительную энергию и отделяют от своих атомов, образуя положительные ионы. Образовавшиеся электроны могут длительно сохранять самостоятельное движение в газе или присоединяться к электрически нейтральным атомам и молекулам, образуя отрицательные ионы. Некоторые электроны и положительны ионы взаимодействуют друг с другом, образуя электрически нейтральные атомы и молекулы – рекомбинация.

Под действием электрического поля электроны и ионы перемещаются, создавая электрический ток. При повышении напряжения, приложенного к газу, увеличиваются электрические силы, действующие на электроны и ионы, при этом увеличивается скорость частиц, следовательно, ток газа возрастает.

Вольтамперная характеристика – это изменение тока от напряжения, приложенного к газу, выраженная графически в виде кривой.

1. О бласть слабых электрических полей, ток в газе возрастает пропорционально приложенному напряжению согласно закону Ома.

2. Ток не зависит от напряжения. Происходит накопление энергии заряженными частицами газа.

3. Область ударной ионизации, ток в газе интенсивно возрастает при малейшем повышении напряжения.

У дарная ионизация – при высоких значениях напряжения скорость заряженных частиц резко возрастает, вследствие чего происходят частые соударения с нейтральными частицами. При этих упругих соударениях электроны и ионы передают часть накопленной ими энергии нейтральным частицам, в результате электроны отделяются от своих атомов и образуют новее электрически заряженные частицы (электрон и ион). Заряженные частицы соударяются часто, образование новых заряженных частиц происходит интенсивно.

Газообразные диэлектрики могут использоваться при напряжениях, меньших, чем напряжения, при которых возникает процесс ударной ионизации.