Тепловые характеристики

Тепловые характеристики позволяют оценить поведение матери­ала при нагревании. Это имеет очень важное значение, т.к. большинс­тво материалов работает в электрических машинах и аппаратах при повышенной температуре.

Температура плавления характеризует материалы, имеющие кристаллическую структуру (металлы, полупроводники, диэлектрики), пере­ходящие из твердого состояния в жидкое при определенной темпера­туре.

Температура размягчения определяется у материалов, имеющих аморфную структуру (смолы, битумы), переход которых их твердого состояния

в жидкое происходит не при строго определенной темпе­ратуре, а в интервале температур. Поэтому у аморфных материалов измеряют некоторую условную температуру размягчения, при которой материал приобретает вязкотекучее состояние.

При температурах близких к температуре размягчения, материал применять нельзя, т.к. он, размягчаясь, течет.

Теплостойкость позволяет оценить механическую стойкость ди­электриков к кратковременному нагреву, и определяется эксперимен­тально для каждого материала. Так, для полистирола теплостойкость составляет 75-80°С, а гетинакса-150-170°С, поэтому при данных тем­пературах применять эти диэлектрики нельзя.

Нагревостойкость - это способность электроизоляционного ма­териала длительно выдерживать предельно допустимую температуру без признаков разрушения или без существенного уменьшения экс­плуатационной надежности.

Для электрических машин и аппаратов повышение температуры обычно лимитируется в соответствии с материалами электрической изоляции, и при заданной мощности связано с возможностями умень­шения габаритных размеров, массы и стоимости изделия. От допустимой температуры зависят пожарная- и взрывобезопасность (электродвига­тели для нефтяной и угольной промышленности).

В электрических печах и нагревательных приборах, в электрос­варочной аппаратуре, в источниках света и многих электронных при­борах необходимость высокой рабочей температуры изоляции обус­ловлена особенностями работы устройств.

У одних материалов при повышении температуры недопустимо ухудшаются механические свойства, у других- электрические.

Помимо ухудшения качества электрической изоляции, которое проявляется уже при кратковременном повышении температуры, при

длительном воздействии повышенной температуры могут наблюдаться нежелательные изменения за счет медленно протекающих химических процессов-так называемого теплового старения изоляции.

У изоляционных лаков старение проявляется в повышении кис­лотности и хрупкости, образовании трещин и отслаивании от подлож­ки; у трансформаторного масла- в образовании продуктов окисле­ния. Тепловое старение ускоряется при освещении образца ультрафио­летовыми лучами, при воздействии электрического поля, механических нагрузок и др.

Материалы, применяемые для изоляции электрических установок с учетом их нагрева стойкости при длительном воздействии нагре­ва, подразделяют на классы регламентированные ГОСТ

Холодостойкость позволяет оценить способность материала противостоять действию низких температур с сохранением эксплуа­тационной надежности. Этот параметр особенно важен для авиацион­ного и космического электро- и радиооборудования. При низких тем­пературах электрические свойства изоляционных мате риалов, как правило, улучшаются, однако многие материалы, гибкие и эластичные в нормальных условиях, при низких температурах становятся хрупкими и жесткими, что снижает их эксплуатационную надежность.

Холодостойкость жидких диэлектриков определяется температу­рой застывания, при которой они превращаются в твердое тело.

Теплопроводность

Важное значение теплопроводности объясняется тем., что тепло­вые потери проводников и магнитопроводов электрических машин, ап­паратов кабелей и т.п. должны переходить в окружающую среду через слой изоляции (за исключением класса новых устройств, у которых отвод тепла от проводника осуществляется за счет пропускания охлаждающего вещества через канал внутри самого проводника).

От теплопроводности электрической изоляции зависит нагрев проводников и магнитопроводов. Теплопроводность влияет на электрическую прочность при тепловом пробое и на стойкость материала к термоударам.

Качественно теплопроводность материалов характеризуется коэффициентом теплопроводности , определяемым как количество тепла, прошедшего через единицу площади за единицу времени при градиенте температур в 1К^о /м и имеет размерность – Вт/м К^о.

Как правило, у диэлектриков  ниже, чем у проводников, хотя встречаются и диэлектрики, например, керамические оксиды металлов – Al₂O₃ ,

MgO, BeO, которые имеют  того же порядка, что и проводники (табл.1).

Таблица 1

материал Al₂O₃ MgO BeO Графит Ni Fe Cu

 25-30 36 218 18 65 68 390