Тепловые свойства диэлектриков
Тепловые свойства характеризуют способности диэлектриков к температурным воздействиям в процессе эксплуатации.
К тепловым свойствам относятся: нагревостойкость, теплопроводность, тепловое расширение, холодостойкость.
Нагревостойкость– способность изоляционного материала выдерживать воздействие повышенной температуры без явного ухудшения изоляционных свойств в течение всего срока службы электрооборудования.
В зависимости от допустимых в эксплуатации рабочих температур ( tр ) диэлектрики различают по классам нагревостойкости (табл. 4).
Таблица 4
Классы нагревостойкости изоляции
| Класс нагревостойкости | Y | A | E | B | F | H | C |
| Рабочая температура, (tр), 0С | >180 |
Класс Y –изоляция из волокнистых материалов на основе целлюлозы (древесина, бумага, картон, фибра, хлопчатобумажное волокно), натуральный шелк, полиамиды, поливинилхлорид, натуральный каучук.
Класс А –волокнистые материалы, пропитанные масляными, масляно-смоляными и другими лаками, либо погруженные в трансформаторное масло или синтетический жидкий диэлектрик.
Класс Е –слоистые пластики (гетинакс, текстолит, полиэтилентерефталатные пленки (ПЭТФ), эпоксидные, полиэфирные и полиуретановые смолы и компаунды.
Таким образом, к классам нагревостойкости Y, А и Е относятся, в основном, чисто органические изоляционные материалы.
Класс В –неорганические материалы: слюда, стекловолокно, асбест в сочетании с органическими связующими и пропитывающими материалами (миканиты, стеклолакоткани, стеклотекстолиты и т.п.); политрифторхлорэтилен и др.
Класс F –материалы на основе слюды, стеклово-локна и асбеста с более нагревостойкими связующими и пропитывающими составами: эпоксидными, полиэфирными, кремнийорганическими.
Класс Н –неорганические материалы с использованием кремнийорганических связующих особо высокой нагревостойкости.
Класс С –неорганические материалы (слюда, электротехническая керамика, кварц) без связующих или с неорганическими связующими, а также некоторые органические материалы: политетрафторэтилен (тефлон), полиимиды.
Превышение предельной рабочей температуры изоляции в процессе эксплуатации приводит к интенсивному тепловому старению изоляции и снижению срока службы электрооборудования.
Связь между сроком службы изоляционного материала (τсл) и рабочей температурой (tр) выражается формулой:
(39)
где τсл – срок службы изоляционного материала, определяющий срок службы электрооборудования, в котором он используется; τо – срок службы изоляционного материала при 0оС; b – коэффициент, зависящий от свойств материала; е – основание натурального логарифма.
Срок службы уменьшается в два раза при повышении температуры на постоянное значение Δt=0,695/b (Δt= 7 – 10 оС).
Например, изоляция имеет Δt=8 оС и срок службы 10 лет при tр=105 оС. Если в процессе эксплуатации температура рабочая будет увеличена до 113 оС, то срок службы составит 5 лет; при 121 градусе – 2,5 года.
Холодостойкость– способность изоляции не снижать эксплуатационной надежности при низких температурах (минус 60-70 оС) и более низких (криогенных температурах).
Особенно важна холодостойкость для изоляции электрооборудования открытых распределительных устройств (ОРУ) подстанций.
При низких температурах электрические свойства изоляции улучшаются, но материалы гибкие и эластичные в нормальных условиях, при низких температурах становятся хрупкими, т.е. ухудшаются их механические свойства.
Теплопроводность–способность материалов переносить тепло от более нагретых частей к менее нагретым, что приводит к выравниваю температуры.
Тепловые потери в проводниках и магнитопроводах электрических машин и аппаратов, кабелях передаются в окружающую среду через изоляцию.
От теплопроводности электрической изоляции зависит нагрев электрооборудования, а, следовательно, его срок службы.
Характеристикой теплопроводности является коэффициент теплопроводности (γт), Вт/(мК).
Перенос тепла осуществляется свободными электронами, поэтому у металлов коэффициент теплопроводности значительно выше, чем у диэлектриков (табл. 5). Чем выше электропроводность металлов, тем лучше они проводят тепло.
Таблица 5
Значения коэффициента теплопроводности для некоторых материалов
| Материал | γт, Вт/(мК) | Материал | γт, Вт/(мК) |
| Воздух | 0,05 | Вода | 0,58 |
| Бумага | 0,10 | Никель | |
| Лакоткань | 0,13 | Железо | |
| Гетинакс | 0,35 | Алюминий | |
| Текстолит | 0,25 | Медь |
Пористые материалы (например, бумага) имеют низкие коэффициенты теплопроводности, при пропитке их теплопроводность значительно увеличивается. Теплопроводность увеличивается при повышении давления газов.
Тепловое расширение – увеличение объема материала при нагреве.
Количественной оценкой данного свойства является температурный коэффициент линейного расширения (ТКl или αl), 1/К, определяемый по формуле:
(40)
Материалы, обладающие малыми значениями ТКl, имеют, как правило, наиболее высокую нагревостойкость и наоборот.
Значения коэффициента ТКl для некоторых диэлектриков приведены в табл.6.
Таблица 6
Значения температурного коэффициента линейного расширения некоторых диэлектриков
| Материал | ТКl, 1/К | Материал | ТКl, 1/К |
| Полиэтилен | Полистирол | ||
| Поливинилхлорид | Слюда | ||
| Политетрафторэтилен (тефлон) | Фарфор | 3,5 | |
| Полиметилметакрилат (оргстекло) | Кварц | 0,55 |
Как следует из таблицы, большей стабильностью размеров при нагреве обладают неорганические диэлектрики.
Вернуться к содержанию
Дата добавления: 2019-09-30; просмотров: 1937;
Поиск по сайту
Узнать еще
- ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И СВОЙСТВА НАПОЛЬНЫХ И БОРТОВЫХ СИСТЕМ ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ
- I. Товар и его свойства.
- II.3. Физико-химические свойства нефтей и природных газов
- II.4. Классификация нефтей и газов по их химическим и физическим свойствам
- X. Электроповерхностные свойства дисперсных систем
- А) Определяется механическими и тепловыми свойствами
- Абстрактные автоматы. Методы описания и свойства
- Акустические свойства голоса
Публикации по технике и механике
Публикации по биологии
Публикации по информатике
Публикации по строительству
Публикации по физике
Публикации по химии
Публикации по электронике
Публикации по искусству
Публикации по истории
Публикации по медицине
