Второй тип жидких диэлектриков - трудногорючие

и негорючие жидкости. Наибольшее распространение в энергетике и электротехнике получили хлордифенилы (хлорбифенилами). Хлордифенилы – негорючие, хорошие диэлектрики ( = 5-6) в связи с полярностью связи электроотрицательного хлора с дифенильным кольцом. Тангенс угла диэлектрических потерь tg ненамного выше, чем у масла, электрическая прочность также высока. Применение: трансформаторы и другие электрические аппараты, заполненные хлордифенильными диэлектриками в пожароопасных условиях.

Недостатки: высокая токсичность и сильное влияние на озоновый слой.

В связи с этим хлордифенилам пытаются найти замену. Так, например, в России и некоторых других странах наиболее перспективными для применения считаются силиконы (силоксаны) или кремнийорганические жидкости. Это класс жидкостей с различными электро- и теплофизическими характеристиками. Хорошо очищенные жидкости обладают =2.5-3.5,

tg <10 -3, >1012 Ом м. Обычно у этих соединений повышенная температура вспышки ( до 300С).

Недостатки: исследованные кремнийорганические жидкости не могут обеспечить пожаробезопасность и, следовательно, не могут полностью заменить хлордифенилы. Кроме того, они в несколько раз дороже трансформаторного масла.

Фторорганические жидкости

(перфторуглероды).

Фторуглеродные жидкости инертны по отношению к любым воздействиям, в.т.ч. стабильны под действием электрического поля и температуры. Не растворяют масла, резину, воду и т.п.

Свойства:

-негорючесть;

-высокая термическая и химическая стабильность;

-нетоксичность, отсутствие цвета и запаха;

-возможность подбора жидкостей с различными точками кипения и замерзания;

-низкая растворимость воды и высокая растворимость газов;

-отсутствие растворимости любых нефторированных материалов;

-высокий коэффициент температурного расширения.

По электрофизическим параметрам: = 1.8-2,

tg < 10 -4, > (1012-1015) Ом м, электрическая прочность - до 500 кВ/см, высокая электрическая прочность в газообразном (парообразном) состоянии - до 200-300 кВ/cм, негорючесть, термостабильность до температуры более 400 , фторорганические жидкости значительно превосходят аналогичные показатели любых других жидкостей, включая минеральные масла. Они нетоксичны, неокисляемы, имеют низкую вязкость, в.т.ч. в низкотемпературной области. Ряд жидкостей имеют точку замерзания -70 С и ниже. Основное препятствие к более широкому использованию - сравнительно высокая цена.

Общие характеристики твердых диэлектриков

Неполярный диэлектрик - вещество, содержащее молекулы с преимущественно ковалентной связью.

Полярный диэлектрик - вещество, содержащее дипольные молекулы или группы, или имеющее ионы в составе структуры.

Сегнетоэлектрик - вещество, имеющее в составе области со спонтанной поляризацией.

Механизмы поляризации у них резко различаются:

-чисто электронная поляризация у неполярных диэлектриков типа полиэтилена, полистирола, при этом -мала, не более 3, диэлектрические потери тоже малы;

-ионная поляризация у ионных кристаллов типа NaCl или дипольная у полярных диэлектриков типа льда, при этом может находиться в пределах от 3-4 до 100, диэлектрические потери могут быть весьма значительны, в особенности на частотах вращения диполей и других резонансных частотах;

- доменная поляризация у сегнетоэлектриков - при этом максимальна и может достигать 10000- 50000, диэлектрические потери могут быть весьма значительны, в особенности на резонансных частотах и в области повышенных частот.

Особенности механизмов проводимости в твердых диэлектриках - концентрация носителей очень мала, подвижность ионов в гомогенных материалах очень мала, подвижность электронов в чистых материалах велика, в технически чистых – мала.

Некоторые термины, специфичные для твердых диэлектриков:

Химическая стойкость- способность выдерживать контакты с разными средами (кислота - кислотостойкость, щелочь - щелочестойкость, озон - озоностойкость, масло - маслостойкость, вода - водостойкость);

Трекингостойкость- способность противостоять действию дуги; Дендритостойкость - способность противостоять образованию дендритов

Виды диэлектриков. Применение твердых диэлектриков в энергетике :

Все диэлектрические материалы можно разделить на группы, используя разные принципы. Например, разделить на неорганические и органические материалы.

Неорганические диэлектрики.

стекла, слюда, керамика, неорганические пленки (окислы, нитриды, фториды), металлофосфаты, электроизоляционный бетон.

Особенности неорганических диэлектриков - негорючие, как правило, свето-, озоно, - термостойки, имеют сложную технологию изготовления. Старение на переменном напряжении практически отсутствует, склонны к старению на постоянном напряжении.

Органические диэлектрики:

полимеры, воски, лаки, резины, бумаги, лакоткани. Особенности органических диэлектриков - горючи (в основном), малостойкие к атмосферным и эксплуатационным воздействиям, имеют (в основном) простую технологию изготовления, как правило, более дешевы по сравнению с неорганическими диэлектриками. Старение на постоянном напряжении практически отсутствует, на переменном напряжении стареют за счет частичных разрядов, дендритов и водных триингов.