- •Лекция №10
- •Вопросы лекции:
- •Газообразные диэлектрики.
- •Электропроводность газов обычно не хуже 10-13 См/м, причем, основным фактором вызывающим проводимость в
- •давлении 1 атм., температуре 20 С, электроды, создающие однородное поле, площадью 1 см2,
- •Теплопроводность газов также невелика по сравнению с теплопроводностью твердых тел и жидкостей, наибольшее
- •применение газообразных диэлектриков.
- •Электроотрицательными называются газы, молекулы которых обладают сродством к электрону, это означает, что при
- •Другие полезные свойства элегаза:
- •Применение: В устройствах элегаз обычно используется под давлением в несколько атмосфер.
- •10. 2. Жидкие диэлектрики.
- •Трансформаторное масло, являясь смесью веществ, имеет в своем составе небольшое количество полярных молекул,
- •Электропроводность жидкостей определяется ионизацией молекул, наличием в жидкости примесей особого сорта: ионофоров и
- •Электрическая прочность - также, как и электропроводность, в значительной степени является технологической характеристикой
- •Является ли электрическая прочность “истинной” характеристикой жидкости - вопрос достаточно принципиальный.
- •Используемые и перспективные жидкие диэлектрики.
- •Трансформаторное масло содержит следующие основные компоненты.
- •Парафины и циклопарафины обеспечивают низкую электропроводность и высокую электрическую прочность. Ароматические углеводороды уменьшают
- •Углеводороды парафинового ряда, кроме высокой химической устойчивости обладают высокой температурой вспышки и рядом
- •Ароматические углеводороды разделяются на углеводороды симметричного строения (бензол, нафталин, антрацен) и ароматики с
- •Основные физико-химические свойства масла.
- •Температурой застывания называется температура, при которой масло загустевает настолько, что при наклонении пробирки
- •Из других теплофизических характеристик отметим сравнительно небольшую теплопроводность от 0.09 до 0.14 Вт/(м
- •Удельное сопротивление масла нормируется при температуре 90 С и напряженности поля 0.5 МВ/м,
- •Трансформатор может работать без ремонта 10-15 лет, а масло уже через год требует
- •Конденсаторные масла.
- •Касторовое масло растительного происхождения, оно получается из семян клещевины. Основная область использования -
- •Кабельные масла предназначены для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей. Основой их также является
- •Второй тип жидких диэлектриков - трудногорючие
- •В связи с этим хлордифенилам пытаются найти замену. Так, например, в России и
- •Фторорганические жидкости
- •Общие характеристики твердых диэлектриков
- •Механизмы поляризации у них резко различаются:
- •- доменная поляризация у сегнетоэлектриков - при этом максимальна и может достигать 10000-
- •Некоторые термины, специфичные для твердых диэлектриков:
- •Виды диэлектриков. Применение твердых диэлектриков в энергетике :
- •Органические диэлектрики:
- •Применение в энергетике:
- •-машин, аппаратов - бумага, картон, лаки, компаунды, полимеры;
- •Для ориентировки целесообразно разделить основные диэлектрические материалы на
- •Радиационно-стойкая изоляция: неорганические пленки, керамика, стеклотекстолит, слюдинитовые материалы, некоторые виды полимеров (полиимиды, полиэтилен).
- •Морозостойкая изоляция. Это требование характерно, в основном для резин, т.к. при понижении температуры
- •Свойства наиболее применяемых диэлектриков.
- •По технологическим признакам полимерные материалы делятся на 2 класса - термопласты и реактопласты
- •Его основные параметры: удельное сопротивление 1014-1015 Ом м, удельное поверхностное сопротивление 1015 Ом,
- •Реактопласты - при нагревании не размягчаются, после достижения некоторой температуры начинаются разрушаться. Изделия
- •Эпоксидные полимеры обладают хорошей механической прочностью, удовлетворительными электрофизическими характеристиками. Они являются полярными диэлектриками.
- •Бумага и картон
- •Электротехнический картон используется в качестве диэлектрических дистанцирующих прокладок, шайб, распорок и т.п. Картон,
- •Материалы для изоляторов.
- •Основу кремнийорганических резин составляют
- •Из электрофизических и теплофизических свойств композиционного материала отметим:
- •электрическая прочность
- •Электротехнический фарфор
- •Основные параметры фарфора:
- •Электротехническое стекло
- •Основные параметры стекла:
- •Обычное, щелочное стекло непригодно для изготовления изоляторов ввиду растрескивания, помутнения и т.п. в
- •Слюдяные материалы
- •Слюда используется в качестве электрической изоляции, как в виде щипаных тонких пластинок, в.т.ч.
- •Слюдиниты - листовые материалы, изготовленные из слюдяной бумаги на основе мусковита. Иногда их
- •Слюдопласты - листовые материалы, изготовленные из слюдяной бумаги на основе флогопита и пропитанные
- •Название диэлектрика
- •Название диэлектрика
Обычное, щелочное стекло непригодно для изготовления изоляторов ввиду растрескивания, помутнения и т.п. в условиях эксплуатации. Для этой цели разработано специальное малощелочное (без натрия и калия) стекло. К
недостаткам стекла, точнее способа его производства, относится большая энергоемкость получения материала, т.к. стекло длительно варят при высоких температурах.
Слюдяные материалы
Главное достоинство слюды - высокая термостойкость наряду с достаточно высокими электроизоляционными характеристиками. В электротехнике используют два вида слюд: мусковит КАl2(АlSi3О10)(ОН)2 и флогопит КMg3(АlSi3О10(ОН)2. Высокие электроизоляционные характеристики слюды обязаны ее необычному строению, а именно - слоистости. Из других свойств слюды отметим невысокий tg , менее чем 10-2; высокое удельное сопротивление, более 1012 Ом м; достаточно высокую электрическую прочность, более 100 кВ/мм; термостойкость, температура плавления более 1200 С.
Слюда используется в качестве электрической изоляции, как в виде щипаных тонких пластинок, в.т.ч. склеенных между собой (миканиты), так и в виде слюдяных бумаг, в.т.ч. пропитанных различными связующими (слюдиниты или слюдопласты).
Миканиты обладают лучшими механическими характеристиками и влагостойкостью, но они более дороги и менее технологичны. Применение - пазовая и витковая изоляция электрических машин.
Слюдиниты - листовые материалы, изготовленные из слюдяной бумаги на основе мусковита. Иногда их комбинируют с подложкой из стеклоткани (стеклослюдинит), или полимерной пленки (пленкослюдинит). Бумаги, пропитанные лаком, или другим связующим, обладают лучшими механическими и электрофизическими характеристиками, чем непропитанные бумаги, но их термостойкость обычно ниже, т.к. она определяется свойствами пропитывающего связующего.
Слюдопласты - листовые материалы, изготовленные из слюдяной бумаги на основе флогопита и пропитанные связующими. Применение слюдинитов и слюдопластов - изоляция электрических машин, нагревостойкая изоляция электрических приборов.
В заключение раздела хотелось бы привести сравнительные данные по электрической прочности в нормальных условиях некоторых распространенных газообразных, жидких и твердых диэлектриков.
Название диэлектрика
Воздух
Элегаз
водород
гелий
C14F24
трансформаторное масло конденсаторное масло кабельное масло касторовое масло Полиметилметакрилат
Электрическая прочность,
кВ/см (50 Гц)
30
89
15
6
300
280
300
200
350
150-250
Название диэлектрика
Полиэтилен
слюда
поливинилхлорид
фенопласт
электроизоляц
фарфор (стеатит) Электрокартон (пропитанный)
Гетинакс
Cтекло (кварц) Кремнийорганическая резина
Фторопласт
Электрическая прочность,
кВ/см (50 Гц) 450-550 100-250(70-160) 150-350
130-180
400
400-500
40-50
300-400
300
200-350
