Mida nimetatakse dielektrikuks. Dielektrikute põhilised elektrilised omadused

Dielektriline konstant võib olla hajutav.

Mitmel dielektrikul on huvitavad füüsikalised omadused.

Lingid

• Loodusteaduste ning teaduslike ja tehniliste efektide virtuaalne fond "Efektiivne füüsika"

Wikimedia sihtasutus. 2010.

Vaadake, mis "Dielektrikud" on teistes sõnaraamatutes:

DIELECTRICS, ained, mis juhivad elektrivoolu halvasti (takistus suurusjärgus 1010 oomi? M). Seal on tahke, vedel ja gaasiline dielektrik. Väline elektriväli põhjustab dielektriku polarisatsiooni. Mõnes kindlas ... Kaasaegne entsüklopeedia

Dielektrikud - DIELEKTRIKAined, ained, mis juhivad elektrivoolu halvasti (vastupidavus suurusjärgus 1010 oomi · m). Seal on tahke, vedel ja gaasiline dielektrik. Väline elektriväli põhjustab dielektriku polarisatsiooni. Mõnes kindlas ... Illustreeritud entsüklopeediline sõnaraamat

Halva juhtivusega elektrivoolu ained (elektriline eritakistus 108 1012 oomi cm). Seal on tahke, vedel ja gaasiline dielektrik. Väline elektriväli põhjustab dielektrikute polarisatsiooni. Mõnes kindlas dielektrikas ... Suur entsüklopeediline sõnaraamat

- (inglise dielektrik, Kreeka dia-st läbi, läbi ja inglise keeles elektriline), ained, mis juhivad elektrit halvasti. praegune. Mõiste "D." tutvustas Faraday tähistamaks sisenemist sisse, millesse tungib elektrienergia. põld. D. yavl. kõik gaasid (ioniseerimata), mõned ... Füüsiline entsüklopeedia

DIELEKTRIKA - DIELECTRICS, mittejuhid või kehaisolaatorid, nõrgalt või täielikult mittejuhtivalt. Sellised kehad on näiteks. klaas, vilgukivi, väävel, parafiin, eboniit, portselan jne Pikka aega elektrienergia uurimisel ... Suur meditsiiniline entsüklopeedia

- (isolaatorid) mittejuhtivad ained. Dielektrikute näited: vilgukivi, merevaik, kautšuk, väävel, klaas, portselan, erinevat tüüpi õlid jne. Samoilov KI Marine sõnastik. M. L .: Liidu NKVMF Riiklik Mereväe Kirjastus ... Meresõnastik

Nimi, mille Michael Faraday andis mittejuhtivatele kehadele, vastasel juhul halvasti juhtiv elekter, näiteks õhk, klaas, mitmesugused vaigud, väävel jne. Selliseid kehasid nimetatakse ka isolaatoriteks. Enne Faraday uurimistööd 30. aastatel ... ... Brockhausi ja Efroni entsüklopeedia

DIELEKTRIKA - ained, mis praktiliselt ei juhita elektrivoolu; on tahked, vedelad ja gaasilised. Välises elektriväljas on D. polariseeritud. Neid kasutatakse elektriseadmete isoleerimiseks, elektrikondensaatorites, kvant ... Suur polütehniline entsüklopeedia

Ained, mis ei juhita elektrit hästi. Mõiste "D." (alates Kreeka diá kaudu ja inglise keeles Electric Electric) tutvustas M. Faraday (vt Faraday), et tähistada aineid, mille kaudu elektriväljad tungivad. Mis tahes aines, ... Suur Nõukogude Entsüklopeedia

Ained, mis juhivad elektrivoolu halvasti (dielektriline juhtivus 10 8 10 17 oomi 1 · cm 1). Seal on tahke, vedel ja gaasiline dielektrik. Väline elektriväli põhjustab dielektrikute polarisatsiooni. Mõnes kindlas ... entsüklopeediline sõnaraamat

Raamatud

• Dielektrikud ja lained, A. R. Hippel. Monograafia lugejatele pakutava monograafia autor, tuntud dielektrikute uurija, Ameerika teadlane A. Hippel on korduvalt ilmunud perioodilistes väljaannetes ja ka ...
• Laserkiirguse mõju polümeermaterjalidele. Teaduslikud alused ja rakendusprobleemid. 2 raamatus. 1. raamat. Polümeermaterjalid. Polümeeride dielektrikute lasermõju teaduslikud alused, BA Vinogradov, KE Perepelkin, GP Meshcheryakova. Kavandatud raamat sisaldab teavet polümeermaterjalide struktuuri ning põhiliste soojuslike ja optiliste omaduste, laserkiirgusega kokkupuute mehhanismi kohta infrapuna, nähtava ...

Elektroonikaseadmete dielektrilised materjalid eraldatakse elektriliselt ja tahked materjalid eraldatakse mehaaniliselt erinevate elektripotentsiaalide juhtidega. Neid kasutatakse seadmeelementide elektriliseks isoleerimiseks, elektrivälja energia (kondensaatorite) akumuleerimiseks, konstruktsiooniosade tootmiseks, samuti osade pinnakatete kujul osade liimimiseks.

Materjalide dielektrilised omadused

Dielektriku peamine omadus ei ole elektrivoolu juhtimine. Dielektrikute spetsiifiline mahtude vastupidavus on suur: vahemikus 108 kuni 1018 oomi, kuna neis pole peaaegu ühtegi tasuta elektrilaengu kandjat. Teatud juhtivuse põhjustavad lisandid ja ehituslikud defektid.

Mis tahes keha pinnal on alati rohkem lisandeid ja defekte, seetõttu võetakse dielektrikute jaoks ette pinnajuhtivuse kontseptsioon ja parameeter KONKREETSED PINNAKINDLUSKINDLUSED, mis on määratletud kui takistus, mida mõõdetakse kahe 1 m pikkuse lineaarse juhi vahel, mis paiknevad dielektrilisel pinnal üksteisega paralleelselt 1 m kaugusel. ... S väärtus sõltub suuresti pinna saamise (töötlemise) viisist ja selle seisundist (tolmusus, niiskus jne). Kuna pinna elektrijuhtivus ületab tavaliselt oluliselt puistejuhtivust, võetakse meetmeid selle vähendamiseks.

Dielektrik on isolaator ainult otsepinge suhtes. Vahelduvas elektriväljas voolab dielektrikust vool selle polarisatsiooni tõttu läbi.

POLARISEERIMINE on seotud laengute nihutamine piiratud vahemaa tagant välise elektrivälja toimel.

Aatomite elektronid nihkuvad positiivse pooluse suunas, aatomite tuumad - negatiivse poole. Sama juhtub ioonkristallide ioonidega, molekulide või molekulide osadega, mille laetud osakesed jaotuvad ruumis ebaühtlaselt. Polarisatsiooni tagajärjel moodustub dielektrikus sisemine siseväli, selle vektor on suurusjärgus väiksem ja välisvälja vektori suhtes vastassuunas. Dielektrikutega elektroodide vaheline elektriline mahtuvus on suurem kui samade elektroodide vahel, millel pole dielektrikut, teguriga, kus on DIELECTRICI RELATIIVNE DIELEKTRILINE PERMIVÕIME.

Elektroonilise polüariseerimise ajal deformeeruvad aine aatomite elektronkestad välise elektrivälja mõjul. Seda iseloomustab lühike (umbes 10–15 s) settimisaeg ja seetõttu on see raadiosageduste suhtes inertsitu, ei sõltu sagedusest, sõltub nõrgalt temperatuurist ja toimub praktiliselt ilma kadudeta. Valdavalt elektroonilise polarisatsiooniga ainetel (nõrga polaarsusega dielektrikud) on madal dielektriline konstant: vahemikus 1,8 kuni 2,5. Seda tüüpi polarisatsioon on omane kõigile ainetele.

Iooniline polüariseerumine toimub ioonides tahked ained, on settimisaeg suurusjärgus 10-13 s, seega ei sõltu praktiliselt välja sagedusest, sõltub nõrgalt temperatuurist. Enamiku ioonsete polariseeritud materjalide suurusjärk on vahemikus 5 kuni 10.

DIPOLE (ORIENTATION) POLARISATSIOON väljendub orientatsioonina polaarsete molekulide või aatomirühmade välja toimel. Polaarsed on näiteks veemolekulid, milles vesinikuaatomid asuvad hapnikuaatomi suhtes asümmeetriliselt, või vinüülkloriid (polüvinüülkloriidi monomeer) H2C-CHCl. Molekulide ja hõõrdejõudude vastastikmõjust ülesaamiseks kulutatakse välja energia, mis muundatakse soojusenergiaks, seetõttu on dipooli polarisatsioon elastse, lõdvestav. Dipoolide polarisatsioonis osalevate dipoolide suurte suuruste ja masside tõttu on selle inerts märkimisväärne ja see avaldub dielektrilise konstandi ja energiakadude tugevas sõltuvuses sagedusest.

MIGRATSIOONI POLARISATSIOON on tingitud nõrgalt seotud lisandioonide elastsest liikumisest lühikestel vahemaadel. Tagajärgede osas (energiakadu, sõltuvus sagedusest) sarnaneb see polarisatsioon dipooliga.

Dielektriku energiakadu polarisatsiooni ajal hinnatakse KAHJU KÜLGENURU TANGENDITE abil tg. Elektriahelas kadudega dielektrik on kujutatud ekvivalentse vooluahela kujul: ideaalne kondensaator ja sellega paralleelselt ühendatud kadude takistus. Nurk täiendab voolutugevuse ja pinge nihke nurka kuni 90 ° sellise kahe klemmiga võrgu vektordiagrammil. Headel (nõrgalt polaarsetel) dielektrikutel on tg10-3, mis ei sõltu sagedusest eriti. Halbadel dielektrikutel on tg, mõõdetuna ühiku kümnendikutes või isegi rohkem, sõltudes tugevalt sagedusest.

Spetsiaalsed tüübid moodustuvad polarisatsiooni toimel mehaaniliste pingete mõjul, mida täheldatakse PIEZOELEKTRIKAS, samuti spontaanse POLARISEERIMISE PÜROELEKTRIKAS ja FERROELEKTRIKAS. Selliseid dielektrikaid nimetatakse AKTIIVSEKS ja neid kasutatakse spetsiaalsetes seadmetes: resonaatorites, filtrites, piesoelektrilistes generaatorites ja trafodes, kiirgusmuundurites, suure erivõimsusega kondensaatorites jne.

ELEKTRILINE TUGEVUS - dielektriku võime säilitada kõrge takistuse kõrge pingega ahelates. Seda hinnatakse jaotusvälja tugevusega Ep \u003d Upr / d, kus Upr on purunemist põhjustav pinge, d on dielektriline paksus. Mõõd Епр - В / м. Erinevate dielektrikute puhul Epr \u003d 10 ... 1000 MV / m ja isegi ühe materjali puhul kõigub see väärtus suuresti, sõltuvalt elektroodide paksusest, kujust, temperatuurist ja paljudest muudest teguritest. Selle põhjuseks on mitmesugused jaotusprotsessid. ELEKTRILINE LÕHKUMINE on põhjustatud elektronide tunnelisest üleminekust juhtivuse ribale valentsusribast, lisandite tasemetest või metallelektroodidest, samuti nende laviini paljunemisest, mis tuleneb löögionisatsioonist kõrge intensiivsusega väljades. ELEKTROTERMAALNE LÕHKAMINE on põhjustatud dielektriku elektrijuhtivuse eksponentsiaalsest tõusust selle temperatuuri tõusuga. Samal ajal suureneb lekkevool, mis soojendab veelgi dielektrikut, selle paksuses moodustub juhtiv kanal, takistus langeb järsult, sulamine, aurustumine ja materjali hävimine toimub termilise efekti tsoonis. Elektrokeemiline jaotus on põhjustatud elektrolüüsist, ioonide migratsioonist ja selle tagajärjel materjali koostise muutustest. IONISATSIOONI LÕHKAMINE toimub dielektriku osalise tühjenemise tõttu õhu sisenditega. Õhu elektriline tugevus on madalam ja väljatugevus nendes kandmistes on suurem kui tihedas dielektris. Seda tüüpi jaotus on tüüpiline poorsele materjalile. Dielektriku pindade jaotus (ülekatmine) toimub lubamatult suurte pinnavoolude tõttu. Vooluallika piisava võimsuse korral kujuneb pinna lagunemine läbi õhu ja muutub kaarelagunemiseks. Sellele lagunemisele kaasaaitavad tingimused: praod, muud ebakorrapärasused ja saastumine dielektriku pinnal, niiskus, tolmusus, madal õhurõhk.

Mis tahes elektriseadme usaldusväärseks tööks peab selle isolatsiooni Uwork tööpinge olema oluliselt väiksem kui jaotuspinge Upr. Suhet Upr / Urab nimetatakse isoleerimise elektrilise tugevuse reservfaktoriks.

Loeng 1.3.1. Dielektrikute polarisatsioon

Dielektrilised materjalid

Dielektrikud on ained, mis võivad polariseerida ja säilitada elektrostaatilist välja. See on lai elektriliste materjalide klass: gaasilised, vedelad ja tahked, looduslikud ja intellektuaalsed, orgaanilised, anorgaanilised ja orgaanilised elemendid. Funktsioonide järgi jagunevad nad passiivseteks ja aktiivseteks. Elektriisolatsioonimaterjalina kasutatakse passiivseid dielektrikaid. Aktiivsetes dielektrikutes (ferroelektrikud, piesoelektrikud jne) sõltuvad elektrilised omadused juhtsignaalidest, mis võivad muuta elektriseadmete ja -seadmete omadusi.

Mittepolaarseid ja polaarseid dielektrikaid eristatakse vastavalt molekulide elektrilisele struktuurile. Mittepolaarsed dielektrikud koosnevad mittepolaarsetest (sümmeetrilistest) molekulidest, milles positiivse ja negatiivse laengu keskpunktid langevad kokku. Polaarsed dielektrikud koosnevad asümmeetrilistest molekulidest (dipoolidest). Dipoolimolekuli iseloomustab dipoolmoment - p.

Elektriseadmete töö ajal dielektrik kuumeneb, kuna osa selles olevast elektrienergiast hajub soojuse kujul. Dielektrilised kaod sõltuvad suuresti voolu sagedusest, eriti polaarsete dielektrikute puhul, seega on need madala sagedusega. Mittespolaarseid dielektrikaid kasutatakse kõrgsageduslikeks.

Dielektrikute peamised elektrilised omadused ja nende omadused on esitatud tabelis. 3

Tabel 3 - Dielektrikute elektrilised omadused ja nende omadused

Polarisatsioon on seotud laengute piiratud nihkumine või dipoolimolekulide orientatsioon elektriväljas. Elektrivälja jõujoonte mõjul nihkub dielektriku laengud tegutsevate jõudude suunas, sõltuvalt intensiivsuse suurusest. Elektrivälja puudumisel naasevad laengud eelmisse olekusse.

Polarisatsiooni on kahte tüüpi: hetkeline polarisatsioon, üsna elastne, ilma hajumisenergiat eraldamata, s.o. ilma soojuse eraldumiseta 10-15-15 s jooksul; polarisatsioon ei toimu kohe, vaid suureneb või väheneb aeglaselt ja sellega kaasneb energia hajumine dielektrikus, s.o. see soojeneb - see on lõõgastuspolarisatsioon ajaks 10–8 kuni 10 2 s.

Esimene tüüp sisaldab elektroonilist ja ioonset polarisatsiooni.

Elektrooniline polarisatsioon (C e, Q e) - aatomite ja ioonide elektronkestade elastset nihet ja deformatsiooni 10-15 sekundi jooksul. Sellist polarisatsiooni täheldatakse igat tüüpi dielektrikute puhul ja seda ei seostata energiakaoga ning aine dielektriline konstant on arvuliselt võrdne valguse murdumisnäitaja ruuduga n 2.

Ioonne polarisatsioon (C u, Q u) ioonse struktuuriga tahke aine omadus ja seda põhjustab elastselt seotud ioonide nihkumine (vibratsioon) kristallvõre sõlmedes aja jooksul 10–13 s. Temperatuuri tõusuga suureneb nihe ka ioonidevaheliste elastsusjõudude nõrgenemise tagajärjel ning ioonsete dielektrikute dielektrilise konstandi temperatuurikoefitsient osutub positiivseks.

Kõiki lõõgastuspolarisatsioone nimetatakse teiseks tüübiks.

Dipoolne lõõgastuspolarisatsioon (C dr, r dr, Q dr) seotud molekulide vaheliste polaarsete sidemetega dipoolide termilise liikumisega. Dipoolide pöörlemine elektrivälja suunas nõuab teatava takistuse ületamist, energia eraldumist soojuse kujul (r jne). Lõõgastusaeg on siin suurusjärgus 10 -8 - 10 -6 s - see on ajavahemik, mille jooksul pärast välja eemaldamist elektriväljaga orienteeritud dipoolide järjekord väheneb termiliste liikumiste tõttu 2,7-kordse algväärtusega.

Ioon relaksatsiooni polarisatsioon (C ir, r ir, Q ir) täheldatud anorgaanilistes klaasides ja mõnedes ioonide lahtise pakkimisega ainetes. Aine nõrgalt seotud ioonid, mis on välise elektrivälja mõjul kaootiliste termiliste liikumiste korral, saavad välja suunas ülemäärase hüppeliselt ja nihkuvad mööda elektriliin tema. Pärast elektrivälja eemaldamist nõrgeneb ioonide orientatsioon plahvatuslikult. Lõdvestusaeg, aktiveerimise energia ja sagedus looduslikud vibratsioonid toimub 10 -6 - 10 -4 s jooksul ja on seadusega seotud

kus f on osakeste looduslike vibratsioonide sagedus; v on aktiveerimise energia; k on Boltzmanni konstant (8,63 10-5 EV / kraadi); T - absoluutne temperatuur vastavalt K 0-le.

Elektrooniline lõõgastuspolarisatsioon (C er, r er, Q er)tekib liigsete, defektsete elektronide või "aukude" ergastatud soojusenergia tõttu 10 -8 - 10 -6 s. See on iseloomulik suure murdumisnäitajaga, suure sisevälja ja elektroonilise juhtivusega dielektrikutele: lisanditega titaandioksiid, Ca + 2, Ba + 2, mitmed muutuva valentsusega metallioksiididel põhinevad ühendid - titaan, nioobium, vismut. Sellel polarisatsioonil on kõrge dielektriline konstant ja negatiivsetel temperatuuridel on maksimaalne sõltuvus temperatuurist e (dielektriline konstant). e titaanisisaldusega keraamika puhul väheneb sageduse suurenemisega.

Struktuurilised polarisatsioonid eristama:

Migratsiooni polarisatsioon (C m, r m, Q m)toimub makroskoopilise mittehomogeensusega, kihtide, liideste või lisandite olemasoluga mittehomogeense struktuuriga tahketes ainetes, mille suurusjärk on 10 s. See polarisatsioon avaldub madalatel sagedustel ja on seotud olulise energia hajumisega. Selle polarisatsiooni põhjused on juhtiv- ja pooljuhtseadmete lisandid tehnilises, keerulises dielektrikas, erineva juhtivusega kihtide olemasolu jne. Dielektriku ja elektroodikihi kihtide vahelistes liidestes kogunevad aeglaselt liikuvate ioonide laengud - see on vahekihtide või struktuurilise kõrgepinge polarisatsiooni mõju. Ferroelektrikute jaoks on olemas spontaanne või spontaanne polarisatsioon (C cn, r cn, Q cn), kui elektriväljas on nihkunud domeenide (pöörlevate elektronkestade eraldi piirkonnad) tõttu energia hajumine või soojuse eraldumine, st isegi elektrivälja puudumisel esinevad aines elektrilised momendid ja välisvälja teatud tugevusel toimub küllastumine ja suurenev polarisatsioon.

Dielektrikute klassifikatsioon polarisatsiooni tüübi järgi.

Esimene rühm koosneb hetkeliste elektrooniliste ja ioonsete polarisatsioonidega dielektrikutest. Selliste materjalide struktuur koosneb neutraalsetest molekulidest, võib olla nõrgalt polaarne ja iseloomulik tahketele kristallilistele ja amorfsetele materjalidele nagu parafiin, väävel, polüstüreen, samuti vedelatele ja gaasilistele materjalidele nagu benseen, vesinik jne.

Teine rühm - elektrooniliste ja dipoolse relaksatsiooni polarisatsioonidega dielektrikud - on polaarsed orgaanilised vedelad, poolvedelad, tahked ained nagu õli-kampoliühendid, epoksüvaigud, tselluloos, klooritud süsivesinikud jne. materjalid.

Kolmas rühm - tahked anorgaanilised dielektrikud, mis jagunevad kahte alarühma, mille elektrilised omadused erinevad - a) dielektrikud elektrooniliste ja dipoolsete lõõgastuspolarisatsioonidega, näiteks kvarts, vilgukivim, kivisool, korund, rutiil; b) elektrooniliste ja ioonsete lõõgastuspolarisatsioonidega dielektrikud on klaasid, klaasja faasiga materjalid (portselan, micalex jne) ja kristallilised dielektrikud lahtise iooniga.

Neljas rühm koosneb elektrooniliste ja ioonsete hetkeliste ja struktuursete polarisatsioonidega dielektrikutest, mis on tüüpiline paljudele positsioonilistele, keerukatele, kihilistele ja ferroelektrilistele materjalidele.

Klassifikatsioon molekulaarse struktuuri järgi

Keemiline klassifikatsioon

Klassifikatsioon tootmismeetodi järgi

Füüsikalise oleku klassifikatsioon

Aktiivsed ja passiivsed dielektrikud

Dielektriliste materjalide määramine

Dielektriliste materjalide klassifikatsioon ja kasutusvaldkonnad

Dielektrikud on ained, mille peamine elektriline omadus on võime elektriväljas polariseeruda.

Isolatsioonimaterjalid on dielektrilised materjalid, mis on ette nähtud elektripaigaldiste pingestatud osade elektrilise isolatsiooni loomiseks.

Isolaator on elektriisolatsioonimaterjalist valmistatud toode, mille ülesandeks on juhtide kinnitamine ja isoleerimine üksteisest erineva potentsiaaliga (näiteks õhuliini isolaatorid).

Elektriisolatsioon - konkreetse konkreetse elektritoote elektriline isolatsioonisüsteem, mis on valmistatud ühest või mitmest elektriisolatsioonimaterjalist.

Isoleermaterjalidena kasutatavaid dielektrikaid nimetatakse passiivseteks dielektrikuteks. Praegu kasutatakse laialdaselt nn aktiivseid dielektrikaid, mille parameetreid saab reguleerida, muutes elektrivälja tugevust, temperatuuri, mehaanilisi pingeid ja neid mõjutavate tegurite muid parameetreid.

Näiteks kondensaator, milles piesoelektriline on dielektriline materjal, muudab rakendatud vahelduvpinge mõjul oma lineaarseid mõõtmeid ja saab ultrahelivibratsioonide generaatoriks. Mittelineaarsest dielektrikust - ferroelektrilisest - valmistatud elektrikondensaatori maht varieerub sõltuvalt elektrivälja tugevusest; kui selline mahtuvus on lisatud ostsillaarsesse LC vooluahelasse, siis muutub ka selle häälestamissagedus.

Dielektrilised materjalid klassifitseeritakse:

Agregatsiooni oleku järgi: gaasiline, vedel ja tahke;

Saamise meetodil: looduslik ja sünteetiline;

Keemilise koostise järgi: orgaaniline ja anorgaaniline;

Molekulaarstruktuur: neutraalne ja polaarne.

GAASILINE DIELEKTRIKA

Gaasiliste dielektrikute hulka kuuluvad: õhk, lämmastik, vesinik, süsinikdioksiid, SF6 gaas, freoon (freoon), argoon, neoon, heelium jne. Neid kasutatakse elektriseadmete (õhu- ja SF6-lülitid, pidurid) tootmisel.

Kõige laialdasemalt kasutatav elektriisolatsioonimaterjal on õhk. Õhk sisaldab: veeauru ja gaase: lämmastik (78%), hapnik (20,99%), süsinikdioksiid (0,03%), vesinik (0,01%), argoon (0,9325%), neoon (0) , 0018%), samuti heeliumi, krüptooni ja ksenooni, mis moodustavad kokku kümme tuhandikku protsenti.

Gaaside olulisteks omadusteks on nende võime taastada elektriline tugevus, madal dielektriline konstant, kõrge vastupidavus, praktiliselt ei vanane, mitmete gaaside inertsus tahkete ja vedelate materjalide suhtes, mittetoksilisus, nende võime töötada madalatel temperatuuridel ja kõrgel rõhul, mittepüsivus.

VEDELIK DIELEKTRIKA

Vedelad dielektrikud on ette nähtud trafode mähiste ja magnetilülituste soojuse eemaldamiseks, õli kaitselülitite kaare kustutamiseks, trafode tahke isolatsiooni tugevdamiseks, õliga täidetud puksid, kondensaatorid, õliga immutatud ja õliga täidetud kaablid.

Vedelad dielektrikud jagunevad kahte rühma:

Naftaõlid (trafo, kondensaator, kaabel);

Sünteetilised õlid (sovtol, vedelad ränidioksiidi ja fluoroorgaanilised ühendid).

4.1.7 Dielektrikute kasutusalad ETM-na

Kasutamine elektrienergia tööstuses:

- liinide ja alajaamade isolatsioon - need on portselan-, klaasi- ja ränikiudkummist õhuliinide isolaatorites, portselan tugi- ja puksisolaatorites, klaaskiud kandvate elementidena, polüetüleen, kõrgepingepuksides olev paber, paber, toitekaablite polümeerid;

- elektriseadmete isolatsioon - paber, getinax, klaaskiud, polümeerid, vilgukivimaterjalid;

- masinad, seadmed - paber, papp, lakid, ühendid, polümeerid;

- erinevat tüüpi kondensaatorid- polümeerkiled, paber, oksiidid, nitriidid.

Praktilisest küljest on igal elektrisolatsiooni materjali valimisel vaja analüüsida töötingimusi ja valida isolatsioonimaterjal vastavalt nõuete kogumile. Orienteerumiseks on soovitatav jagada peamised dielektrilised materjalid rühmadesse vastavalt kasutustingimustele.

1. Kuumuskindel elektriisolatsioon. Need on peamiselt vilgust valmistatud materjalid, millest mõned on võimelised töötama temperatuuril kuni 700 ° C. Klaasid ja nende baasil valmistatud materjalid (klaasriie, klaasist vilgukivi). Orgaanilised silikaat- ja metallfosfaatkatted. Keraamilised materjalid, näiteks boornitriid. Kuumuskindla sideainega ränorgani kompositsioonid. Polümeeridest on polüimiidil ja fluoroplastil kõrge kuumakindlus.

2. Niiskuskindel elektriisolatsioon. Need materjalid peavad olema hüdrofoobsed (veega mitte niisutavad) ja mittehügroskoopsed. Fluoroplast on selle klassi silmatorkav esindaja. Põhimõtteliselt on hüdrofobiseerimine võimalik kaitsekatete loomisega.

3. Kiirguskindel isolatsioon. Need on esiteks anorgaanilised kiled, keraamika, klaaskiud, vilgukivimaterjalid, teatud tüüpi polümeerid (polüimiidid, polüetüleen).

4. Troopikindlad isolatsioonid.Materjal peab olema hüdrofoobne, et töötada kõrge õhuniiskuse ja temperatuuri tingimustes. Lisaks peab see olema hallituse suhtes vastupidav. Parimad materjalid: fluoroplast, mõned muud polümeerid, halvimad - paber, papp.

5. Külmakindel isolatsioon. See nõue on tüüpiline peamiselt kummidele, kuna temperatuuri langedes kaotavad kõik kummid elastsuse. Kõige külmakindlam on fenüülrühmadega (temperatuuril kuni -90 ° C) räniorgaaniline kautšuk.

6. Vaakumis töötamise isolatsioon (kosmos, vaakumseadmed). Nende tingimuste jaoks on vaja kasutada vaakumikindlaid materjale. Sobivad on spetsiaalselt valmistatud keraamilised materjalid, polümeeridest on vähe kasu.

Elektriplaat kasutatakse dielektriliste vahetükkide, seibide, vaheketastena, magnetihelate isolatsioonina, pöörlevate masinate sooneisolatsioonina jne. Pappi kasutatakse tavaliselt pärast trafoõliga immutamist. Immutatud papi elektriline tugevus ulatub 40-50 kV / mm. Kuna see on kõrgem kui trafoõli tugevus, paigutatakse trafode elektrilise tugevuse suurendamiseks õli keskkonnas sageli spetsiaalsed papist tõkked. Õlitõkke isolatsiooni tugevus on tavaliselt E \u003d 300–400 kV / cm. Papi puuduseks on hügroskoopsus, niiskuse sissepääsu tagajärjel väheneb mehaaniline tugevus ja elektriline tugevus järsult (4 või enam korda).

Hiljuti toodeti õhuliinide isolaatorite baasil silikoonkummist... See materjal kuulub kummidesse, mille peamine omadus on elastsus. See võimaldab kummist toota mitte ainult isolaatoreid, vaid ka elastseid kaableid. Energeetikatööstuses kasutatakse erinevat tüüpi kumme: looduslikud kautšukid, butadieenkummid, stüreenbutadieenkummid, etüleenpropüleenkummid ja räniorgaanilised kautšukid.

Elektriline portselan on kunstlik mineraal, mis moodustatakse savimineraalidest, päevakivi ja kvartsist kuumtöötlemise teel keraamilise tehnoloogia abil. Selle kõige väärtuslikumate omaduste hulgas on kõrge vastupidavus ilmastikuoludele, positiivsetele ja negatiivsetele temperatuuridele, keemiliste reaktiivide mõjule, kõrge mehaaniline ja elektriline tugevus ning algkomponentide madal hind. See määras kindlaks portselani laialdase kasutamise isolaatorite tootmiseks.

Elektriline klaas isolaatorite materjalina on sellel portselani ees mõned eelised. Eelkõige on sellel stabiilsem toorainebaas, lihtsam tehnoloogia, mis võimaldab suuremat automatiseerimist, võimalust defektseid isolaatoreid visuaalselt kontrollida.

Vilgukiviston suure hulga elektriisolatsiooni toodete alus. Vilgukivide peamine eelis on kõrge kuumuskindlus koos piisavalt kõrgete elektriisolatsiooniomadustega. Vilgukivim on keerulise koostisega looduslik mineraal. Elektrotehnikas kasutatakse kahte tüüpi vilgukivi: muskoviit KAl 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2 ja flogopiit KMg 3 (AlSi 3 O 10 (OH) 2. Vilgukivide kõrged elektriisolatsiooni omadused tulenevad selle ebatavalisest struktuurist, nimelt kihilisusest. võib jagada lamedateks plaatideks kuni alamikronite suuruseni. Ühe kihi eraldamisel teisest kihist on hävitavad pinged umbes 0,1 MPa, piki kihti venitades aga 200–300 MPa. Vilgukihi muudest omadustest peame silmas madalat tg, alla 10 -2; kõrge vastupidavus, üle 10 12 oomi m; piisavalt kõrge dielektriline tugevus, üle 100 kV / mm; kuumuskindlus, sulamistemperatuur üle 1200 ° C.

Vilgukivist kasutatakse elektriisolatsioonina kitkutud õhukeste plaatide kujul, sh. kokku liimitud (merikaniidid) ja vilgupaberite kujul, sh. immutatud erinevate sideainetega (vilgukivi või vilgukivist plastid). Vilgukivist paberit toodetakse tavalisele paberile lähedase tehnoloogia abil. Vilgukivi purustatakse, valmistatakse paberimass, paberimasinad veeretatakse paberilehed.

Mikanites on paremate mehaaniliste omaduste ja niiskuskindlusega, kuid need on kallimad ja vähem tehnoloogilised. Kasutamine - elektrimasinate soone ja mähiste isolatsioon.

Slyudinites - muskoviidipõhisest vilgukivist paberist valmistatud lehtmaterjalid. Mõnikord ühendatakse need klaasist riidest (klaasist vilgukivist) või polümeerkilega (kilest vilgukivi) valmistatud substraadiga. Laki või muu sideainega immutatud paberil on paremad mehaanilised ja elektrilised omadused kui töötlemata paberil, kuid nende kuumuskindlus on tavaliselt väiksem, kuna selle määravad immutatud sideaine omadused.

Vilgukivist plastid - flogopiidipõhisest vilgupaberist valmistatud lehtmaterjalid, mis on immutatud sideainetega. Nagu vilgukivi, saab neid kombineerida ka muude materjalidega. Vilguga võrreldes on neil pisut halvemad elektrofüüsikalised omadused, kuid need on odavamad. Vilgukivist ja vilguplastide pealekandmine - elektrimasinate isolatsioon, elektriseadmete kuumuskindel isolatsioon.

Energeetikas kasutatakse gaase kõige rohkem õhus. Selle põhjuseks on odavus, õhu kättesaadavus, õhu elektrisolatsioonisüsteemide loomise, hooldamise ja remondi lihtsus, visuaalsuse võimalus. Rajatised, mis kasutavad elektriisolatsioonina õhku - elektriliinid, välisjaamad, õhuvoolukaitsmed jne.

Suure elektrilise tugevusega elektronegatiivsetest gaasidest on need kõige laialdasemalt kasutatavad sF6 gaas.... See sai oma nime lühendist "elektriline gaas". SF6 gaasi unikaalsed omadused avastati Venemaal ja selle kasutamist alustati ka Venemaal. 30ndatel kuulus teadlane B.M. Gokhberg uuris paljude gaaside elektrilisi omadusi ja juhtis tähelepanu väävelheksafluoriidi SF6 mõnele omadusele. Dielektriline tugevus atmosfäärirõhul ja 1 cm vahega on E \u003d 89 kV / cm. Molekulmass on 146, seda iseloomustab väga kõrge soojuspaisumistegur ja suur tihedus. See on oluline elektrijaamad, milles seadme mis tahes osi jahutatakse, kuna suure soojuspaisumisteguriga moodustub kergesti konvektiivne vool, mis viib soojuse ära. Soojast väljas füüsikalised omadused: sulamistemperatuur \u003d -50 ° C juures 2 atm, keemistemperatuur (sublimatsioon) \u003d -63 ° C, mis tähendab, et seda saab kasutada madalatel temperatuuridel.

Muude kasulike omaduste hulgas märgime järgmist: keemiline inertsus, mittetoksilisus, mittepüsivus, kuumakindlus (kuni 800 ° C), plahvatusohutus, nõrk lagunemine heitmetes, madal vedeldamise temperatuur. Lisandite puudumisel on SF6 gaas inimestele täiesti kahjutu. Kuid heitmete toimel tekkivad SF6 gaasi lagunemissaadused (näiteks piirik või kaitselüliti) on toksilised ja reageerivad. SF6 gaasi omaduste kompleks võimaldas SF6 isolatsiooni üsna laialt kasutada. Seadmetes kasutatakse SF6 gaasi elektrijaamade suurema kompaktsuse saavutamiseks tavaliselt mitme atmosfääri rõhul, alates dielektriline tugevus suureneb rõhu suurenemisega. SF6 isolatsiooni alusel on loodud ja käitatakse mitmeid elektriseadmeid, sealhulgas kaablid, kondensaatorid, lülitid, kompaktsed suletud jaotusseadmed (suletud jaotusseadmed).

Energeetikatööstuses on kõige levinum vedel dielektrik trafoõli.

Trafoõli - destilleerimise käigus saadud rafineeritud õlifraktsioon, keeb temperatuuril vahemikus 300–400 ° C. Sõltuvalt õli päritolust on neil erinevad omadused ja need lähteaine eristavad omadused kajastuvad õli omadustes. Sellel on keeruline süsivesinike koostis keskmise molekulmassiga 220-340 a.u ja see sisaldab järgmisi põhikomponente.

Trafoõliga seotud vedelate dielektrikute omaduste ja rakenduse hulgas tuleks märkida kondensaatori- ja kaabelõlid.

Kondensaatoriõlid. Selle mõiste all on kondensaatorite paberiõli ja paberkile isolatsiooni immutamiseks kasutatud rühma erinevaid dielektrikuid. Kõige tavalisem kondensaatoriõli vastavalt standardile GOST 5775-68 toodetakse neid trafoõlist sügavama puhastamise teel. See erineb tavalistest õlidest suurema läbipaistvuse, madalama tan-väärtuse (rohkem kui kümme korda) poolest. kastoorõli taimset päritolu, saadakse seda riitsinuse seemnetest. Peamine kasutusvaldkond on paberkondensaatorite immutamine impulsitingimustes töötamiseks.
Riitsinusõli tihedus on 0,95–0,97 t / m3, keemistemperatuur on vahemikus –10 ° C kuni –18 ° C. Selle dielektriline konstant temperatuuril 20 ° C on 4,0–4,5 ja temperatuuril 90 ° C – . \u003d 3,5 - 4,0; tg  temperatuuril 20 ° C on 0,01-0,03 ja 100 ° C juures tg  \u003d 0,2-0,8; Ep temperatuuril 20 ° C on võrdne 15-20 MV / m. Kastoorõli ei lahustu bensiinis, kuid lahustub etüülalkoholis. Erinevalt naftaõlidest ei paisuta riitsinusõli tavalises kummis. See dielektrik kuulub nõrgapolaarsete vedelate dielektrikute hulka, selle vastupidavus normaaltingimustes on 108 - 1010 oomi · m.

Kabelõlid ette nähtud toitekaablite paberisolatsiooni immutamiseks. Need põhinevad ka naftaõlidel. Need erinevad trafoõlist suurenenud viskoossusega, kõrgendatud leekpunktiga ja vähendatud dielektriliste kadudega. Õlide kaubamärkide hulgas märgime MN-4 (madal viskoossus, madalrõhu kaablite täitmiseks), S-220 (kõrge viskoossusega kõrgsurvekaablite täitmiseks), KM-25 (kõige viskoossem).

Teist tüüpi vedelad dielektrikud on raskesti põlevad ja mittesüttivad vedelikud. Selliste omadustega vedel dielektrikuid on palju. Enim levinud on energeetika ja elektrotehnika kloordifenüülid... Väliskirjanduses kutsutakse neid klorobifenüülid... Need on ained, mis sisaldavad kahekordset benseenitsüklit, nn. di (bi) fenüültsükkel ja selle külge kinnitatud üks või enam kloori aatomit. Venemaal kasutatakse selle rühma dielektrikaid segude kujul, peamiselt pentaklorobifenüüli ja triklorobifenüüli segude kujul. Mõne neist ärinimed on “sovol”, “sovtol”, “kalor-2”.

Dielektrilisi materjale klassifitseeritakse ka mitmete mittespetsiifiliste omaduste järgi, mis määratakse kindlaks nende peamiste omaduste järgi: elektrilised, mehaanilised, füüsikalis-keemilised, termilised.

4.2.1 Dielektriliste materjalide elektrilised omadused hõlmavad:

Elektrienergia erimahutavus ρ, Ohm * m või mahu erijuhtivus σ, S / m;

Pinna eriline elektritakistus ρ s, oom või pinna erijuhtivus σ s cm;

Elektritakistuse temperatuurikoefitsient TK ρ, ˚С -1;

Dielektriline konstant ε;

Dielektrilise konstandi temperatuuri koefitsient ТКε;

Dielektrilise kadu puutuja δ;

Materjali dielektriline tugevus E pr, MV / m.

4.2.2 Termiline jõudlus määrab dielektrikute soojuslikud omadused.

Termiline jõudlus sisaldab:

Soojusmahtuvus;

Sulamistemperatuur;

Pehmenemistemperatuur;

Kukkumiskoht;

Kuumuskindlus;

Kuumuskindlus;

Külmakindlus - dielektrikute võime taluda madalaid temperatuure, säilitades samal ajal elektriisolatsiooni omadused;

Troopiline vastupidavus - dielektrikute vastupidavus väliste mõjude kompleksile troopilises kliimas (järsk temperatuuri langus, kõrge õhuniiskus, päikesekiirgus);

Termoelastsus;

Isoleerivate vedelike aurude leekpunkt.

Kuumuskindlus on dielektrikute üks olulisemaid omadusi. Vastavalt standardile GOST 21515-76 on kuumakindlus dielektriku võime taluda pikka aega kõrgeid temperatuure normaalse tööeaga võrreldava aja jooksul ilma selle omaduste lubamatu halvenemiseta.

Kuumuskindluse klassid. Ainult seitse. Neid iseloomustab temperatuuriindeks TI. See on temperatuur, mille juures materjali kasutusiga on 20 tuhat tundi.

4.2.3 Dielektrikute niiskusomadused

Niiskuskindlus on isolatsiooni töökindlus, kui see asub küllastunud veeauru atmosfääris. Niiskuskindlust hinnatakse elektriliste, mehaaniliste ja muude füüsikaliste omaduste muutuse järgi pärast materjali leidmist kõrge ja kõrge õhuniiskusega atmosfääris; niiskuse ja vee läbilaskvuse järgi; niiskuse ja vee imendumisel.

Niiskuse läbilaskvus - materjali võime läbida niiskuse auru õhu suhtelise õhuniiskuse erinevuse korral materjali mõlemal küljel.

Niiskuse imendumine - materjali võime imada vett pikaajalise kokkupuute korral niiske atmosfääriga, mis on lähedal küllastumisele.

Veeimavus - materjali võime imada vett, kui see on pikka aega vette kastetud.

Seadmete troopiline vastupidavus ja troopika - elektriseadmete kaitse niiskuse, hallituse, näriliste eest.

4.2.4 Dielektrikute mehaanilised omadused määravad järgmised omadused:

Hävitav stress staatilise pinge all;

Hävitav stress staatilisel kokkusurumisel;

Stressi purunemine staatilisel painutamisel;

Kõvadus;

Löögitugevus;

Lõhenemiskindlus;

Rebenemiskindlus (elastsete materjalide jaoks);

Paindlikkus kahekordsete kurvide arvu osas;

Plastoelastsed omadused.

Dielektrikute mehaanilised omadused määratakse kindlaks vastavate GOST-ide abil.

4.2.5 Füüsikalised ja keemilised omadused:

Happearv, mis määrab vabade hapete hulga dielektris, mis halvendab vedelate dielektrikute, ühendite ja lakkide dielektrilisi omadusi;

Kinemaatiline ja tinglik viskoossus;

Vee imendumine;

Veekindlus;

Niiskuskindlus;

Kaaretakistus;

Jälgitakistus;

Kiirgustakistus jne.