Электроизоляционные материалы
Назначение, классификация и основные характеристики диэлектриков
Диэлектриками – называют вещества, имеющие весьма малую электропроводность, характеризуемую токами утечки. Их используют для изоляции токоведущих частей в электротехнических устройствах.
Различают:
1) Газообразные диэлектрики.
2) Жидкие (минеральные масла и синтетические жидкости).
3) Твёрдые (органические и минеральные).
По структуре - кристаллические и аморфные .
Общие свойства:
а) все диэлектрики способны поляризоваться;
б) под действием переменного напряжения в них происходит рассеивание электрической энергии и переход её в тепловую;
в) в сильных электрических полях возможен пробой диэлектрика ( т.е. потеря электроизоляционных свойств).
1) Электрические характеристики:
а) удельное сопротивление (Ом×м)
Для диэлектриков =108…1018 Ом×м. Изменение в зависимости от температуры оценивается – температурным коэффициентом удельного сопротивления. Для диэлектриков ТKρ < 0, т.е. с повышением температуры - уменьшается;
б) относительная диэлектрическая проницаемость εr – характеризует способность диэлектрика поляризоваться и образовывать электрическую ёмкость в конденсаторах;
εr = 1 (для вакуума, воздуха). Для различных диэлектриков εr - от единицы до нескольких тысяч.
Различают:
- электронную поляризацию (εr = 1…2);
- дипольную (εr =3…8);
- ионную (εr = 8…20);
- спонтанную (εr = 1500…7500 – характерна для сегнетодиэлектриков).
Таблица
Значенияεrдля некоторых изоляционных материалов
Материал | εr |
Газы Гетинакс Фторопласт Лакоткани Полиэтилен Полистирол Электрокартон Масло трансформаторное Совол Оргстекло Поливинилхлорид Вода дистиллированная Титанат кальция Титанат бария Титанат бария с добавками | 1,000072 – 1,00138 6 – 8 1.9 – 2.1 3 – 4 2,3 – 2,4 2,4 – 2,6 1,8 – 2,5 2,2 3 – 5 |
в) диэлектрические потери – возникают в виде потерь активной мощности в диэлектриках, работающих при переменном напряжении. Они проявляются в нагреве диэлектрика и характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь (tg δ).
Потери активной мощности Pа = U22πƒC×tg δ.
tg δ = 2…6 (×10-4) – для жидких и твёрдых диэлектриков высокого класса и может быть до 0,05. При нагреве диэлектрические потери растут;
г) электрическая прочность (Eпр) – напряжённость электрического поля, при которой происходит пробой диэлектрика:
Епр кВ/мм,
где Uпр – пробивное напряжения, h – толщина слоя диэлектрика.
Различают:
а) электрический пробой - под действием внешнего электрического поля за очень короткое время ( ~ 10-8с);
б) тепловой пробой – происходит из-за диэлектрических потерь, когда количество выделяющейся теплоты больше отводимой.
2) Механические характеристики - определяют путём механических испытаний, при которых устанавливают пределы прочности при растяжении, сжатии, изгибе, а также удельную ударную вязкость.
3) Тепловые характеристики:
а) температура плавления или размягчения диэлектрика;
б) теплостойкость – позволяет оценить стойкость диэлектрика к кратковременному нагреву. Определяется при помощи аппарата Мартенса или по методу кольца и шара;
в) нагревостойкость – способность диэлектрика выдерживать длительное тепловое воздействие, не теряя электроизоляционных свойств.
Согласно стандарту установлены 7 классов нагревостойкости диэлектриков:
Y (до 90 0С) - бумага, картон, х.б. ткани и др.
А (до 1050С) - те же диэлектрики, пропитанные лаком или маслом,
Е (до 1200С) - гетинакс, текстолит,
В (до 1300С) - слюда, миканит, стеклоткани,
F (до 1550С) - кремнийорганические смолы
Н (до 1800С) - те же с более высокими показателями
С (более 1800С) - стекло, фторопласт, асбест
г) холодостойкость;
д) температура вспышки паров – для жидких диэлектриков.
4)Физико- химические характеристики:
а) вязкость – определяет пропитывающую способность жидких диэлектриков;
б) кислотное число – количество KOH, необходимое для нейтрализации свободных кислот содержащихся в 1 грамме жидкого диэлектрика.
в) водопоглощение;
г) химическая стойкость (к растворителям, кислотам, щелочам);
д) тропическая стойкость (стойкость против высокой температуры, влажности, плесневых грибков, солнечной радиации, тропических насекомых).
Дата добавления: 2020-03-21; просмотров: 453;