Виды диэлектриков
Содержание
Введение…………………………………………………………
Электроизоляционные масла……………………………………………………………….
Жидкие синтетические
Газообразные диэлектрики………………
Битумы………………………………………………………………
Смолы…………………………………………………………………
Воскообразные диэлектрики…………………………………………………
Лаки и компаунды……………………………………
Волокнистые материалы………………………………………………………
Текстильные ткани…………………………………………………………………
Гибкие пленки………………………………………………………………
Пластические массы………………………………
Эластомеры……………………………………………………
Керамические диэлектрические
материалы………………………………………………..
Слюды…………………………………………………………………
Асбест………………………………………………………………
Магнитные материалы………………………………………………………
Заключение……………………………………………………
Библиографический список………………………………………………………………
Введение
Электроизоляционные материалы подразделяются по их агрегатному состоянию на газообразные, жидкие и твердые. В особую группу могут быть выделены твердеющие материалы, которые в исходном состоянии, во время введения их в изготавливаемую изоляцию, являются жидкостями, но потом отвердевают. Большое практическое значение имеет также разделение электроизоляционных материалов в соответствии с их химической природой на органические и неорганические.
Характеристика важная для оценки качества материалов, применяемых для защитных покровов (шланги кабелей, опрессовка конденсаторов, компаундные заливки, лаковые покрытия деталей) - влагопроницаемость электроизоляционных материалов, т.е. способность их пропускать сквозь себя пары воды. Благодаря наличию мельчайшей пористости большинство материалов обладает поддающейся измерению влагопроницаемостью. Только для стёкол, хорошо обожжённой керамики и металлов влагопроницаемость почти равна нулю. Можно определить количество влаги m (в микро граммах), проходящее за время τ через участок поверхности S слоя изоляционного материала толщиной h [см] под действием разности давлений водяных паров по формуле:
m=П . Это уравнение аналогично уравнению для прохождения через тело электрического тока; разность давлений (р 1 - р 2 ) аналогична разности потенциалов, m/t - величине тока, а h/ПS - сопротивлению тела; коэффициент П, аналогичный удельной объёмной проводимости, есть влагопроницаемость данного материала.
Влагопроницаемость для
В тропических условиях, при длительном
использовании электроаппаратур
Электроизоляционные материалы и различные электротехнические изделия испытывают на тропикостойкость, длительно выдерживая при температуре 40 - 50 °С в воздухе, насыщенном парами воды, и при воздействии культур плесневых грибков (точные условия этих испытаний установлены Международной электротехнической комиссией), после чего определяется степень ухудшения электрических и других свойств исследуемых образцов и отмечается интенсивность роста плесени на них.
С целью повышения плесенеустойчи
Электроизоляционные масла.
Трансформаторное и другие электроизоляционные масла нефтяного происхождения обладают рядом преимуществ, которые и обеспечили им весьма широкое применение. Они сравнительно дешевы и могут изготавливаться заводами нефтеперерабатывающей промышленности в больших количествах. При хорошей очистке их tgδ мал, а электрическая прочность достаточно высока.
Трансформаторное масло- это жидкость от почти бесцветного до темно- желтого цвета, по химическому составу представляющая собой смесь различных углеводородов. По средним фактическим данным (при различных способах очистки) кинематическая вязкость этого масла составляет (17-18)10-6 м²/с при температуре 20 °С и (6,5-6,7)-КГ6 м²/с при 50°С; кислотное число 0,03-0,1 г КОН/кг; температура вспышки паров 135-140°С; температура застывания около -45°С. Ограничение вязкости очень важно, т.к. слишком вязкое масло хуже отводило бы теплопотерь от обмоток и магнитопровода трансформатора. Из всех жидких электроизоляционных материалов находит наибольшее применение в электротехнике, им заливают силовые трансформаторы.
Его применяют: во-первых, для заполнения
пор в волокнистой изоляции, а
также промежутков между
во-вторых, оно улучшает отвод теплоты, выделяемой за счёт потерь в обмотках и сердечнике трансформатора. Лишь некоторые силовые и измерительные трансформаторы выполняются без заливки маслом (“ сухие трансформаторы ”);
в-третьих, для изготовления масляных выключателей высокого напряжения. В этих аппаратах разрыв электрической дуги между расходящимися контактами выключателя происходит в масле или в находящихся под повышенным давлением газах, выделяемых маслом под действием высокой температуры дуги; это способствует охлаждению канала дуги и быстрому её гашению.
в-четвертых, для заливки маслонаполненных вводов, некоторых типов реакторов, реостатов и других электрических аппаратов.
Трансформаторное масло - горючая жидкость. Большие количества масла представляют собой большую пожароопасность.
Трансформаторные масла
Электрическая прочность масла - величина, чрезвычайно чувствительная к его увлажнению. Незначительная примесь воды в масле резко снижает его электрическую прочность. Это объясняется тем, что воды (около 80) значительно выше, чем масла (чистого масла около 2,2). Под действием сил электрического поля капельки эмульгированной в масле воды втягиваются в места, где напряжённость электрического поля особенно велика и где, собственно и начинается развитие пробоя. Ещё более резко понижается электрическая прочность масла, если в нём, кроме воды содержатся волокнистые примеси. Волокна бумаги, хлопчатобумажной пряжи, легко впитывают в себя влагу из масла, причём значительно возрастает их r. Под действием сил поля увлажнённые волокна не только втягиваются в места, где поле сильнее, но и располагаются по направлению силовых линий, что весьма облегчает пробой масла.
Вода легко может попасть в масло при его перевозке, хранении, переливки в недостаточно просушенную тару и т.п., поэтому для сушки масла имеется несколько способов: пропускание под давлением сквозь фильтровальную бумагу в специальных установках - фильтропрессах; воздействие на масло центробежной силы в центрифуге, причём вода, имеющая плотность больше, чем у масла, отжимается с периферии сосуда и отделяется от масла; обработка адсорбентами; распыление нагретого масла в камере, заполненной азотом и т.п. При сушке электрическая плотность увлажнённого масла восстанавливается.
Конденсаторное масло служит для пропитки бумажных конденсаторов, в особенности силовых, предназначенных для компенсации индуктивного фазового сдвига. При пропитке бумажного диэлектрика повышаются как его, так и Е ПР ; то и другое даёт возможность уменьшить габаритные размеры, массу и стоимость конденсатора при заданном рабочем напряжении, частоте и ёмкости.
Нефтяное конденсаторное масло имеет плотность 0,86 - 0,89 Мг/м 3 , температуру застывания минус 45 0 С, и tg 0,002 (при частоте 1 кГц). Вазелиновое конденсаторное масло по плотности и электрическим свойствам близко к нефтяному, но имеет более высокую температуру застывания (-5 0 С). Электрическая прочность конденсаторных масел не менее 20 МВ/м.
Кабельные масла используются в производстве силовых электрических кабелей; Пропитывая бумажную изоляцию этих кабелей, они повышают её электрическую прочность, а также способствуют отводу теплоты потерь. Кабельные масла бывают различных типов. Для пропитки изоляции силовых кабелей на рабочие напряжения до 35 кВ в свинцовых или алюминиевых оболочках (кабели с вязкой пропиткой) применяется масло марки КМ-25 с кинематической вязкостью не менее 23 мм 2 /c при 100 0 С, температурой застывания не выше минус 10 0 С и температурой вспышки не ниже +220 0 С. Для увеличения вязкости к этому маслу дополнительно добавляется канифоль или же синтетический загуститель.
В маслонаполненных кабелях используются
менее вязкие масла. Так, масло марки
МН-4 применяется для
Для маслонаполненных кабелей высокого давления (до 1,5 МПа) на напряжения от 110-500 кВ, прокладываемых в стальных трубах, применяется особо тщательно очищенное масло марки С-200.
Растительные масла.
Растительные масла - вязкие жидкости, получаемые из семян различных растений. Из этих масел особенно важны высыхающие масла, способные под воздействием нагрева, освещения, соприкосновения с кислородом воздуха и других факторов переходить в твёрдое состояние.
Тонкий слой масла, налитый на поверхность какого-либо материала, высыхает и образует твёрдую, блестящую, прочно пристающую к подложке электроизоляционную плёнку. Высыхание масел является сложным химическим процессом, связанным с поглощением маслом некоторого количества кислорода из воздуха. Скорость высыхания масел увеличивается с повышением температуры, при освещении, а также в присутствии катализаторов химических реакций высыхания - сиккативов. В качестве сиккативов используют соединения свинца, кальция, кобальта и др.
Отверждённые плёнки высыхающих масел в тяжёлых углеводородах, например в трансформаторном масле, не растворяются даже при нагреве, так что являются практически маслостойкими, но к ароматическим углеводородам, например бензолу, они менее стойки. При нагреве отверждённая плёнка не размягчается. Наиболее распространённые высыхающие масла - льняное и тунговое.
Тунговое (древесное) масло получают из семян тунгового дерева, которое разводится на Дальнем Востоке и на Кавказе. Тунговое масло не является пищевым и даже токсично. Плотность тунгового масла - 94 МГ/м 3 , температура застывания - от 0 до минус 5 0 С. по сравнению с льняным маслом туговое высыхает быстрее и более равномерно. Высыхающие масла применяются в энергопромышленности для изготовления электроизоляционных масляных лалов, лакотканей для пропитки дерева и для других целей.
Льняное масло золотисто - жёлтого цвета получается из семян льна. Его плотность 0,93-0,94 Мг/м 3 , температура застывания - около -20 0 С.
Тунговое масло высыхает быстрее, чем льняное. Оно даже в толстом слое высыхает более равномерно и даёт водонепроницаемую плёнку, чем льняное. Высыхающие масла применяются в электропромышленности для изготовления электроизоляционных масляных лаков, лакотканей, для пропитки дерева и для других целей. В последнее время наблюдается тенденция к замене высыхающих масел синтетическими материалами. Невысыхающие масла могут применяться в качестве жидких диэлектриков.
Касторовое масло получается из семян клещевины; иногда используется для пропитки бумажных конденсаторов. Плотность касторового масла 0,95-0,97 МГ/м 3 , температура застывания от - 10 до - 18 0 С; r равно 4,0 - 4,5 при температуре 20 0 С; tg 0,01 - 0,03, ЕПР =15-20 МВ/м. Касторовое масло не растворяется в бензине, но растворяется в этиловом спирте. В отличие от нефтяных масел касторовое не вызывает набухания обычной резины.
Жидкие синтетические диэлектрики.
Для пропитки конденсаторов с целью получения повышенной ёмкости в данных габаритных размерах конденсатора желательно иметь жидкий полярный диэлектрик с более высоким, чем у неполярных нефтяных масел, значением r. Нефтяные масла склонны к электрическому старению, т.е. они, могут ухудшать свои свойства под действием электрического поля высокой напряжённости. Жидкие синтетические диэлектрики, по свойствам превосходят нефтяные электроизоляционные масла. Помимо синтетических электроизоляционных жидкостей существуют и синтетические жидкости углеводородного состава. Эти неполярные жидкости в ряде случаев обладают более ценными свойствами (лучшие электроизоляционные свойства, стойкость к тепловому старению, газостойкость) по сравнению с маслами, получаемыми из нефти.
Рассмотрим наиболее важные:
Хлорированные углеводороды (получаются из различных углеводородов путём замены в их молекулах некоторых (или даже всех) атомов водорода атомами хлора). Широкое применение имеют полярные продукты хлорирования дифенила, имеющие общий состав С 12 Н 10-n CL n (n - степень хлорирования от 3 до 6).
Хлорированные дифенилы обладают r , повышенной по сравнению с неполярными нефтяными маслами, поэтому замена масел на хлорированные дифенилы при пропитке конденсаторов уменьшает объём конденсатора ( при этой же электрической ёмкости ) почти в 2 раза. Преимуществом хлорированных дифенилов является его не горючесть.
Однако хлорированные дифенилы имеют и свои недостатки: они сильно токсичны, (из-за этого применение их для пропитки конденсаторов в некоторых странах запрещено законом); на их электроизоляционные свойства весьма значительно влияют примеси (наличие которых сказывается на потерях сквозной электропроводности при повышенной температуре); заметное снижение их r и, следовательно ёмкости пропитанных хлорированными дифенилами конденсаторов при пониженных температурах; хлорированные дифенилы обладают сравнительно высокой вязкостью, что в некоторых случаях вызывает необходимость разбавления их менее вязкими хлорированными углеводородами.
Фторорганические жидкости имеют малый tg φ, ничтожно малую гигроскопичность и высокую нагревостойкость. Некоторые фторорганические жидкости могут длительно работать при температуре 200 0 С и выше. Пары некоторых фторорганических жидкостей имеют высокую для газообразных диэлектриков электрическую прочность.
Свойства характерные для фторорганических жидкостей малая вязкость, низкое поверхностное натяжение (что благоприятствует пропитке пористой изоляции), высокий температурный коэффициент объёмного расширения, высокая летучесть. Последнее обстоятельство требует герметизации аппаратов заливаемых фторорганическими жидкостями.
Фторорганические жидкости способны обеспечить интенсивный отвод теплоты потерь от охлаждаемых ими обмоток и магнитопроводов, чем нефтяные масла или кремнийорганические жидкости. Существуют специальные конструкции малогабаритных электротехнических устройств с заливкой фторорганическими жидкостями, в которых для улучшения отвода теплоты используется испарение жидкости с последующей конденсацией её в охладителе и возвратом в устройство (кипящая изоляция); при этом теплота испарения отнимается от охлаждаемых обмоток, а наличие в пространстве над жидкостью фторорганических паров, особенно под повышенным давлением, значительно увеличивает электрическую прочность газовой среды в аппарате.
Важным преимуществом фторорган
Кремнийорганические жидкости обладают малым tgδ, низкой гигроскопичностью и повышенной нагревостойкостью. Для них характерна слабовыраженная зависимость вязкости от температуры. Эти жидкости весьма дорогие.
Прочие синтетические жидкости.
Интересны и некоторые другие
полярные электроизоляционные жидкости:
нитробензол, этиленгликоль и
Помимо синтетических
Сравнительно дешёвый
Газообразные диэлектрики
В числе газообразных диэлектриков, прежде всего, должен быть, упомянут воздух, который часто входит в состав электрических устройств и играет в них роль электрической изоляции, дополнительной к твердым или жидким электроизоляционным материалам ЛЗ отдельных частях электрических установок. Например, на участках воздушных линий электропередачи между опорами, воздух образует единственную изоляцию между голыми проводами линии. При недостаточно тщательно проведенной пропитке изоляции электрических машин, кабелей, конденсаторов в ней могут оставаться воздушные включения, часто весьма нежелательные, так как они при высоком рабочем напряжении изоляции могут стать очагами образования ионизации.
Рассмотрим кратко некоторые другие газы, которые могут представить интерес для практики.
При прочих равных условиях (при одинаковых
давлении и температуре, форме электродов,
расстоянии между ними и т.д.) различные
газы могут иметь заметно
Битумы
Битумы - аморфные материалы, представляющие собой сложные смеси углеводородов (обычно они содержат также некоторое количество кислорода и серы) и, обладающие характерным комплексом свойств. Они имеют черный или темно-коричневый цвет, при достаточно низких температурах хрупки и дают характерный излом в виде раковин. Битумы растворяются в углеводородах - легче ароматических (бензол, толуол и др.), несколько труднее в бензине, немаслостойкие. В спирте и воде битумы нерастворимы. Они имеют гигроскопичность и в толстом слое практически водонепроницаемы. Битумы термопластичны, плотность их близка к 1 Мг/м3 .
различают битумы искусственные (нефтяные), представляющие собой тяжелые продукты перегонки нефти, и природные (ископаемые), называемые также асфальтами. Залежи асфальтов связаны с нефтяными месторождениями, так как в природных условиях асфальты также образовывались из нефти. Асфальты обычно бывают загрязнены минеральными примесями. В электроизоляционной технике из нефтяных битумов применяют битумы марок Б1-3-1П, БН-1У и БН-У, а также более тугоплавкие спецбитумы марок В и Г. Температура размягчения (по способу кольца и шара) для них должна быть не ниже определенных значений (от 50°С для БН-Ш до 125°С для В).
температура размягчения асфальтов доходит до 220°С. более туго 50 Гц плавкие битумы, как правило, имеют лучшие электроизоляционные свойства, которые медленнее ухудшаются. При повышении температуры они труднее растворимы и при низких температурах более тверды и хрупки. Температура размягчения битума может быть повышена продувкой, т.е. пропусканием воздуха сквозь расплавленный битум. Повышение температуры размягчения битума происходит при этом вследствие окисления и дополнительной полимеризации битума. добавление нефтяного масла улучшает холодостойкость битума, т.е. делает его менее хрупким при низких температурах. битумы - слабополярные вещества с E= 2,5- 3,0; tgδ порядка 0,01; Eпр= 10- 25 МВ/м и р= 1013- 1014 Ом м; эти параметры мало зависят от влажности. Битумы используются для изготовления лаков и компаундов.
Смолы
Смолы - применяемые в практике,
хотя и не вполне строгое с научной
точки зрения, название обширной группы
материалов, которые характеризуются
как некоторым сходством
Природные смолы представляют собой продукты жизнедеятельности животных организмов.
Канифоль - хрупкая смола, получаемая из живицы (природной смолы сосны) после отгонки её жидких составных частей (скипидара). Канифоль в основном состоит из органических кислот.
Канифоль растворима в нефтяных маслах (особенно при нагреве) и других углеводородов, растительных маслах, спирте, скипидаре и прочие.
Канифоль, растворённая в нефтяных маслах, применяется при изготовлении пропиточных и заливочных кабельных компаундов.
Электроизоляционные свойства канифоли : r=10 12 - 10 13 Ом м; Е пр = 10 - 15 МВ/м; зависимость r и tg φ от температуры характерна для полярных диэлектриков. Температура размягчения канифоли составляет 50 - 70 0 С. На воздухе канифоль постепенно окисляется, причём температура размягчения её повышается, а растворимость снижается.
Шеллак- смола, выделяемая на ветвях деревьев некоторыми насекомыми. Он хорошо растворим. Электроизоляционные свойства: ρ- 1013-1015 Ом м, έ около 3,5; tgδ около 0,01; Епр= 20-20 МВ/м. при 50-60оС шеллак становится гибким, а при дальнейшем повышении температуры размягчается и расплавляется. При продолжительном нагреве шеллак запекается, становясь неплавким и нерастворимым. Таким образом, шеллак обладает слабо выраженными термореактивными свойствами. В электроизоляционной технике шеллак используется в виде клеящих лаков, в частности при изготовлении миканитов.
Копалы - тугоплавкие смолы с характерным блеском, большой твердостью и сравнительно труднорастворимые. эти смолы добавляют частично как ископаемые продукты разложения ранее произраставших деревьев - смолоносов, частично как смолы ныне растущих деревьев. Копалы добавляют к масляным краскам для увеличения твердости их пленок. К ископаемым копалам относятся янтарь. Он имеет ρ 1015-1017 Ом м; έ- 2,8; tgδ= 0,001. янтарь изредка применяется для изготовления вводов в приборы, где важно высокое сопротивление изоляции.
Синтетические смолы.
Полиолефин. Простейший олефин (т.е. ненасыщенный углеводород с одной двойной связью С=С в молекуле) этилен Н2С=СН2 или С3Н4 при нормальной температуре является газообразным веществом. Идеализированная формула строения молекулы полимера этилена- полиэтилена, являющегося уже твердым веществом, имеет вид цепи, но фактически строение молекулы более сложно. Долгое время единственным способом полиэтилена была полимеризация этилена при весьма высоком (до 300 МПа) давлении и температуре 200°С; при этом инициатором реакции является кислород, вводимый в небольших количествах в реактор. Впоследствии было создано производство полиэтилена низкого давления (ПЭНД): давление при полимеризации всего 0,3-0,6 МПа, температура около 80°С; используется комплексный катализатор (катализатор Циглера) из смеси ТіСŀ4 с одним из алюминийорганических соединений: (С2Н5)АŀСŀ, С2Н5АŀСŀ2,Аŀ(С2Н5)3 или Аŀ(С4Н9)3.

- Виды договора
- Виды договора аренды
- Виды договора аренды
- Виды договора аренды транспортных средств
- Виды договора дарения
- Виды договора дарения
- Виды договора дарения
- Виды дизайна
- Виды дипломатических приемов
- Виды дискриминаций
- Виды дисциплинарной ответственности
- Виды дисциплинарной ответственности
- Виды дисциплинарной ответственности. порядок наложения дисциплинарных взысканий
- Виды дисциплинарной ответственности работников и особенности ее применения