идз / ИДЗ 4

Цель задания: рассчитать емкость и диэлектрические потери в изоляции коаксиальной конструкции при двух частотах. Указать вид диэлектрика (полярный/неполярный), область применения. В выводе пояснить, какой используется диэлектрик по способности к поляризации: полярный или не полярный, определение, особенности для данного вида диэлектрика и область применения. Задано: две частоты, рабочее напряжение коаксиальной конструкции, внешний и внутренний диаметр, длина, материал диэлектрика. Исходные данные для выполнения индивидуального задания представленывтаблице1.

Таблица 1 – исходные данные

f1, Гц	f2, кГц	Up, кВ	D, мм	d, мм	l, м	Материал
310	240	0,38	5,3	0,68	320	ПВХ

Решение:

Рис. 1. Коаксиальный кабель

1. Определим емкость С изоляции коаксиального кабеля (рис. 1) по формуле:

где ε – относительная диэлектрическая проницаемость материала изоляции, = 8,85* – диэлектрическая постоянная Ф/м, l –длина кабеля м, D, d – диаметры м.

*В ходе исследования, для ПВХ среднего давления: Относительная диэлектрическая проницаемость (ε)

При f1=310 Гц: ε1=4

При f2=240 кГц: ε2= 3,5

Определим мощность диэлектрических потерь в изоляции коаксиального кабеля P по формуле:

Рис. 2. Электрические свойства ПВХ

Из рисунка 2 следует, что тангенс угла диэлектрических потерь(tanδ):

При f1=310 Гц: tanδ1=0,0015

При f2=240 кГц: tanδ2=0,0025

При частоте f1=310 Гц

При частоте f2=240 Гц

Вывод:

ПВХ (поливинилхлорид, полихлорвинил)

ПВХ — синтетический термопластичный полимер, широко применяемый в промышленности и быту благодаря своей универсальности, прочности и низкой стоимости.

Химическая формула: [-CH₂-CHCl-]ₙ

Полярность: ПВХ — полярный полимер из-за асимметричного распределения зарядов в звене -CH₂-CHCl-, что создаёт дипольный момент.

Поведение в электрическом поле

В переменном электрическом поле на низких частотах (50–100 Гц) дипольные группы ПВХ (-CH₂-CHCl-) успевают ориентироваться по направлению поля, что увеличивает ε. На высоких частотах (сотни кГц) диполи не успевают переориентироваться, и ε снижается до ~2,5–3,0.

Физические свойства

Внешний вид: Белый порошок или гранулы (исходная форма), из которых производят жёсткие или гибкие изделия. Плотность: 1,35–1,43 г/см³.

Температура размягчения: ~80 °C (может варьироваться в зависимости от добавок). Устойчивость: к воде, кислотам, щелочам, маслам. Диэлектрические свойства: используется в электроизоляции.

Применение ПВХ

Строительство: Оконные рамы, двери, трубы, сайдинг, линолеум. Электротехника: Изоляция кабелей, корпуса электротехнических устройств. Медицина: Одноразовые шприцы, капельницы, упаковка для лекарств. Упаковка: Плёнки, бутылки, блистерные упаковки. Автомобильная промышленность: Детали салона, уплотнители.

Преимущества ПВХ

Низкая стоимость по сравнению с другими полимерами (полипропиленом, полиэтиленом). Долговечность – срок службы может достигать 50 лет. Химическая стойкость – устойчив к воздействию воды, кислот, щелочей и масел. Лёгкость переработки – экологичен при правильной утилизации.

Недостатки ПВХ

Термическая нестабильность – при нагреве выше 160 °C начинает выделять хлористый водород (HCl) и токсичные диоксины. Необходимость добавок – требует введения стабилизаторов и пластификаторов, которые могут мигрировать в окружающую среду.

Заключение

ПВХ – это универсальный, экономичный и долговечный материал, нашедший применение во многих отраслях. Однако его использование требует соблюдения мер безопасности, особенно при нагреве и утилизации.

Список литературы

1. Дудкин А.Н., Ким В.С. Электротехническое материаловедение.Учебное пособие. − Томск: Издательство ТПУ, 2004. −198с.

ы2. Корицкий Ю. В. Справочник по электротехническимматериаламв3т.: / под ред. Ю. В. Корицкого . — 3-е изд., перераб. . —Ленинград:1986- 1988. Т. 3 . — 1988. — 728 с.: ил. —ISBN 5283044165