To, ko sauc par dielektriku. Dielektrikas pamatelektriskās īpašības

Dielektriskā konstante var būt disperģējoša.

Vairākiem dielektriķiem ir interesantas fizikālās īpašības.

Saites

• Dabas zinātnes un zinātnisko un tehnisko efektu "efektīvā fizika" virtuālais pamats

Wikimedia Foundation. 2010. gads.

Skatiet, kas ir "Dielectrics", citās vārdnīcās:

DIELEKTRIKA, vielas, kas slikti vada elektrisko strāvu (īpatnējā pretestība ir aptuveni 1010 Ohm? M). Ir cietie, šķidrie un gāzveida dielektriķi. Ārējais elektriskais lauks izraisa dielektriskā polarizāciju. Dažos cietos ... ... Mūsdienu enciklopēdija

Dielektrika - DIELEKTRIKA, vielas, kas slikti vada elektrisko strāvu (īpatnējā pretestība ir aptuveni 1010 Ohm · m). Ir cietie, šķidrie un gāzveida dielektriķi. Ārējais elektriskais lauks izraisa dielektriskā polarizāciju. Dažos cietos ... ... Ilustrēta enciklopēdiska vārdnīca

Vielas, kas slikti vada elektrisko strāvu (īpatnējā elektriskā pretestība 108 1012 Ohm cm). Ir cietie, šķidrie un gāzveida dielektriķi. Ārējais elektriskais lauks izraisa dielektriķu polarizāciju. Dažos cietajos dielektriķos ... ... Liels enciklopēdiska vārdnīca

- (angļu dielektriķis, sākot no grieķu valodas dia, cauri un angļu valodā electric electric), vielas, kas slikti vada elektrību. strāva. Termins "D." ieviesa Faradejs, lai iezīmētos iekšā, kurā iekļūst elektriskā. laukā. D. yavl. visas gāzes (nejonizētas), dažas ... Fiziskā enciklopēdija

DIELEKTRIKA - DIEVELEKTRIKA, nevadītāji vai ķermeņa izolatori, slikti vai pilnīgi nevadoši. Šādas struktūras ir, piemēram. stikls, vizla, sērs, parafīns, ebonīts, porcelāns utt. Ilgu laiku elektrības izpētē ... ... Liela medicīnas enciklopēdija

- (izolatori) nevadošas vielas. Dielektriķu piemēri: vizla, dzintars, gumija, sērs, stikls, porcelāns, dažāda veida eļļas uc Samoilov KI Marine vārdnīca. M. L.: Savienības NKVMF Valsts jūras flotes izdevniecība ... Jūras vārdnīca

Maikla Faradeja nosaukums nevadošiem ķermeņiem vai citādi slikti elektrību vadošiem ķermeņiem, piemēram, gaisam, stiklam, dažādiem sveķiem, sēram utt. Šādus ķermeņus sauc arī par izolatoriem. Pirms Faradeja pētījumiem 30. gados ... ... Brokhauza un Efronas enciklopēdija

DIELEKTRIKA - vielas, kas praktiski nevada elektrisko strāvu; ir cietas, šķidras un gāzveida. D. ir polarizēti ārējā elektriskā laukā. Tos izmanto, lai izolētu elektriskās ierīces, elektriskos kondensatoros, kvantu ... Lielā Politehniskā enciklopēdija

Vielas, kas slikti vada elektrisko strāvu. Termins "D." (no grieķu valodas diá \u200b\u200bcauri un angļu valodā electric electric) ieviesa M. Faradejs (sk. Faraday), lai apzīmētu vielas, caur kurām iekļūst elektriskie lauki. Jebkurā vielā ... ... Lielā padomju enciklopēdija

Vielas, kas slikti vada elektrisko strāvu (dielektriskā vadītspēja 10 8 10 17 Ohm 1 · cm 1). Ir cietie, šķidrie un gāzveida dielektriķi. Ārējais elektriskais lauks izraisa dielektriķu polarizāciju. Dažos cietos ... ... enciklopēdiska vārdnīca

Grāmatas

• Dielektriķi un viļņi, A. R. Hipels. Monogrāfijas autors, kas tika piedāvāts monogrāfijas lasītājiem, pazīstams pētnieks dielektrikas jomā, amerikāņu zinātnieks A. Hipels atkārtoti parādījās periodikā un ...
• Lāzera starojuma ietekme uz polimēru materiāliem. Zinātniskie pamati un pielietotās problēmas. 2 grāmatās. 1. grāmata. Polimēru materiāli. Lāzera darbības zinātniskais pamats uz polimēru dielektriķiem, BA Vinogradovs, KE Perepelkins, GP Meščerjakova. Piedāvātajā grāmatā ir informācija par polimēru materiālu struktūru un termiskajām un optiskajām īpašībām, darbības mehānismu uz tiem lāzera starojums infrasarkanajā, redzamajā ...

Dielektriskie materiāli elektroniskajās iekārtās tie tiek atdalīti elektriski, un cietie - un mehāniski savieno vadītājus ar dažādiem elektriskajiem potenciāliem. Tos izmanto iekārtu elementu elektriskai izolācijai, elektriskā lauka enerģijas (kondensatoru) uzkrāšanai, strukturālo daļu ražošanai, kā arī pārklājumu veidā uz detaļu virsmas, detaļu līmēšanai.

Materiālu dielektriskās īpašības

Dielektrikas galvenā īpašība nav vadīt elektrisko strāvu. Dielektriķu ĪPAŠĀ ATBILSTĪBA TILPUMAM ir liela: no 108 līdz 1018 Ohm, jo \u200b\u200btajos gandrīz nav brīvu elektriskās lādiņa nesēju. Zināmu vadītspēju izraisa piemaisījumi un strukturāli defekti.

Jebkura ķermeņa virsmā vienmēr ir vairāk piemaisījumu un defektu, tāpēc dielektriķiem tiek ieviests virsmas vadītspējas jēdziens un parametrs ĪPAŠA VIRSMAS IETURĪBA s, kas definēta kā pretestība, kas mērīta starp diviem lineāriem vadītājiem, kuru katrs ir 1 m garš un atrodas paralēli viens otram 1 m attālumā uz dielektriskā materiāla virsmas. ... S vērtība ir ļoti atkarīga no virsmas iegūšanas (apstrādes) metodes un tās stāvokļa (putekļainība, mitrums utt.). Tā kā virsmas elektrovadītspēja parasti ievērojami pārsniedz kopējo vadītspēju, tiek veikti pasākumi, lai to samazinātu.

Dielektriskais ir izolators tikai attiecībā pret tiešo spriegumu. Mainīgā elektriskajā laukā strāva caur dielektriku plūst tā polarizācijas dēļ.

POLARIZĀCIJA ir saistīto lādiņu pārvietošanās process ierobežotā attālumā ārēja elektriskā lauka ietekmē.

Atomu elektroni tiek pārvietoti uz pozitīvo polu, atomu kodoli - uz negatīvo. Tas pats notiek ar joniem jonu kristālos, ar molekulām vai molekulu sekcijām ar nevienmērīgu lādētu daļiņu sadalījumu to aizņemtajā tilpumā. Polarizācijas rezultātā dielektrikā veidojas iekšējais iekšējais lauks, tā vektors ir mazāks pēc lieluma un pretējs ārējā lauka vektoram. Elektriskā kapacitāte starp elektrodiem ar dielektriku ir lielāka nekā starp tiem pašiem elektrodiem bez dielektriskā ar koeficientu, kur ir DIELEKTROS ATTIECĪGAIS DIELEKTISKĀ ATTĪSTĪBA.

ELEKTRONISKĀS POLARIZĀCIJAS laikā vielas atomu elektronu apvalki tiek deformēti ārējā elektriskā lauka ietekmē. To raksturo īss (apmēram 10-15 s) nostādināšanas laiks, un tāpēc tas ir inerciāls radio frekvencēm, nav atkarīgs no frekvences, vāji atkarīgs no temperatūras un notiek praktiski bez zaudējumiem. Vielām ar pārsvarā elektronisku polarizāciju (vāji polāri dielektriķi) ir maza dielektriskā konstante: no 1,8 līdz 2,5. Šis polarizācijas veids ir raksturīgs visām vielām.

JONISKĀ POLARIZĀCIJA notiek jonu cietas vielas, tā nosēšanās laiks ir apmēram 10-13 s, tāpēc praktiski nav atkarīgs no lauka frekvences, vāji atkarīgs no temperatūras. Lielākajai daļai jonu polarizēto materiālu lielums ir no 5 līdz 10.

DIPOLA (ORIENTĀCIJA) POLARIZĀCIJA izpaužas kā orientācija polāro molekulu vai atomu grupu lauka ietekmē. Polāri, piemēram, ir ūdens molekulas, kurās ūdeņraža atomi atrodas asimetriski attiecībā pret skābekļa atomu, vai vinilhlorīds (polivinilhlorīda monomērs) H2C-CHCl. Lai pārvarētu molekulu un berzes spēku mijiedarbību, nepieciešama lauka enerģija, kas pārvēršas siltumenerģijatāpēc dipola polarizācijai ir neelastīgs, relaksējošs raksturs. Sakarā ar dipolu polarizācijā iesaistīto dipolu lielajiem izmēriem un masām tā inerce ir nozīmīga un izpaužas kā spēcīga dielektriskās konstantes un enerģijas zudumu atkarība no frekvences.

MIGRĀCIJAS POLARIZĀCIJU izraisa vāji saistītu piemaisījumu jonu neelastīgas kustības nelielos attālumos. Seku ziņā (enerģijas zudums, atkarība no frekvences) šī polarizācija ir līdzīga dipolam.

Enerģijas zudumus dielektrikā polarizācijas laikā aprēķina pēc ZUDUMU LEŅĶA TANGENIEM tg. Dielektriku ar zaudējumiem elektriskajā ķēdē attēlo līdzvērtīgas ķēdes formā: ideāls kondensators un paralēli tam pievienots zudumu pretestība. Šāda divu ostu tīkla vektoru diagrammā leņķis papildina līdz 90o nobīdes leņķi starp strāvu un spriegumu. Labiem (vāji polāriem) dielektriķiem ir tg10-3, kas nav ļoti atkarīgs no frekvences. Sliktu dielektriku tg, mērot vienības desmitdaļās vai pat vairāk, ir ļoti atkarīgs no frekvences.

Īpašus veidus veido polarizācija mehānisko spriegumu iedarbībā, kas novērota PIEZOELEKTRIKĀ, kā arī SPONTĀNĀ POLARIZĀCIJA PYROELEKTROS un FERROELEKTRIKĀ. Šādus dielektriķus sauc par ACTIVE un tos izmanto īpašās ierīcēs: rezonatoros, filtros, pjezoelektriskajos ģeneratoros un transformatoros, radiācijas pārveidotājos, augstas specifiskās jaudas kondensatoros utt.

ELEKTRISKĀ STIPRĪBA - dielektrikas spēja uzturēt augstu pretestību augstsprieguma ķēdēs. To aprēķina pēc sadalījuma lauka intensitātes Епр \u003d Uпр / d, kur Uпр - spriegumu, kas izraisa sadalījumu, d - dielektriskā biezums. Izmēri Епр - В / м. Dažādiem dielektriķiem, Ep \u003d 10 ... 1000 MV / m, un pat vienam materiālam šī vērtība ir ļoti atšķirīga atkarībā no elektrodu biezuma, formas, temperatūras un vairākiem citiem faktoriem. Iemesls tam ir sadalīšanās procesu dažādība. ELEKTRISKO SADALĪJUMU izraisa elektronu pāreja uz vadīšanas joslu no valences joslas, no piemaisījumu līmeņiem vai metāla elektrodiem, kā arī to lavīnu pavairošana trieciena jonizācijas dēļ augstas intensitātes laukos. ELEKTROTERMĀLO SADALĪJUMU izraisa dielektriskā elektrovadītspējas eksponenciāls pieaugums ar tā temperatūras paaugstināšanos. Tajā pašā laikā palielinās noplūdes strāva, kas vēl vairāk sasilda dielektriku, tā biezumā izveidojas vadošs kanāls, pretestība strauji pazeminās, termiskās iedarbības zonā notiek kušana, iztvaikošana un materiāla iznīcināšana. ELEKTROĶĪMISKO SADALĪJUMU izraisa elektrolīzes, jonu migrācijas un rezultātā materiāla sastāva izmaiņas. JONIZĀCIJAS SADALĪJUMS notiek daļēju izdalījumu dēļ dielektrikā ar gaisa ieslēgumiem. Gaisa elektriskā izturība ir mazāka, un lauka intensitāte šajos ieslēgumos ir lielāka nekā blīvā dielektrikā. Šis sadalīšanas veids ir raksturīgs porainiem materiāliem. Dielektrikas VIRSMAS SADALĪJUMS (PĀRKLĀPŠANA) notiek nepieļaujami lielu virsmas strāvu dēļ. Ar pietiekamu strāvas avota jaudu virsmas sadalīšanās attīstās pa gaisu un pārvēršas loka sadalījumā. Apstākļi, kas veicina šo sadalījumu: plaisas, citi nelīdzenumi un piesārņojums uz dielektriskā materiāla virsmas, mitrums, putekļainība, zems atmosfēras spiediens.

Lai jebkura elektroierīce darbotos droši, tās izolācijas Uwork darba spriegumam jābūt ievērojami mazākam par sadalījuma spriegumu Upr. Attiecību Upr / Urab sauc par IZOLĀCIJAS ELEKTRISKĀS STIPRUMA REZERVES FAKTORU.

Lekcija 1.3.1. Dielektriķu polarizācija

Dielektriskie materiāli

Dielektriķi ir vielas, kas var polarizēt un uzturēt elektrostatisko lauku. Šī ir plaša elektrisko materiālu klase: gāzveida, šķidrie un cietie, dabiskie un intelektuālie, organiskie, neorganiskie un organiskie elementi. Pēc viņu funkcijām viņi ir sadalīti pasīvajos un aktīvajos. Pasīvie dielektriķi tiek izmantoti kā elektriskie izolācijas materiāli. Aktīvajā dielektrikā (feroelektriskie, pjezoelektriskie utt.) Elektriskās īpašības ir atkarīgas no vadības signāliem, kas var mainīt elektrisko ierīču un ierīču īpašības.

Pēc molekulu elektriskās struktūras izšķir nepolāros un polāros dielektriskos elementus. Nepolārā dielektrija sastāv no nepolārām (simetriskām) molekulām, kurās pozitīvo un negatīvo lādiņu centri sakrīt. Polāro dielektriku veido asimetriskas molekulas (dipoli). Dipola molekulu raksturo dipola moments - p.

Elektrisko ierīču darbības laikā dielektriskais sakarst, jo daļa elektriskās enerģijas tajā tiek izkliedēta siltuma veidā. Dielektriskie zudumi ir ļoti atkarīgi no strāvas frekvences, īpaši polārajos dielektriķos, tāpēc tie ir zemas frekvences. Nepolāri dielektriķi tiek izmantoti kā augstas frekvences.

Dielektriķu galvenās elektriskās īpašības un to raksturojums ir dots tabulā. 3.

3. tabula - Dielektriķu elektriskās īpašības un to raksturojums

Polarizācija ir ierobežots saistīto lādiņu pārvietojums vai dipola molekulu orientācija elektriskajā laukā. Elektriskā lauka spēka līniju ietekmē dielektrikas lādiņi tiek pārvietoti darbojošos spēku virzienā atkarībā no intensitātes lieluma. Ja nav elektriskā lauka, lādiņi atgriežas iepriekšējā stāvoklī.

Ir divu veidu polarizācija: momentāna polarizācija, diezgan elastīga, neizlaižot izkliedes enerģiju, t.i. bez siltuma izdalīšanās, 10 -15 - 10 -13 s laikā; polarizācija nenotiek uzreiz, bet lēnām palielinās vai samazinās, un to papildina enerģijas izkliede dielektrikā, t.i. tas uzsilst - tā ir relaksācijas polarizācija uz laiku no 10 -8 līdz 10 2 s.

Pirmais veids ietver elektronisko un jonu polarizāciju.

Elektroniskā polarizācija (C e, Q e) - atomu un jonu elektronu čaulu elastīgā pārvietošanās un deformācija 10 -15 s laikā. Šāda polarizācija tiek novērota visu veidu dielektriķiem un nav saistīta ar enerģijas zudumiem, un vielas dielektriskā konstante skaitliski ir vienāda ar gaismas n 2 laušanas koeficienta kvadrātu.

Jonu polarizācija (C u, Q u) ir raksturīga cietām vielām ar jonu struktūru un to izraisa elastīgi saistītu jonu pārvietošanās (vibrācija) kristāla režģa mezglos uz laiku 10 -13 s. Palielinoties temperatūrai, pārvietošanās palielinās arī elastības spēku vājināšanās rezultātā starp joniem, un jonu dielektriķu dielektriskās konstantes temperatūras koeficients izrādās pozitīvs.

Visas relaksācijas polarizācijas attiecas uz otro tipu.

Dipola relaksācijas polarizācija (C dr, r dr, Q dr) kas saistīts ar dipolu termisko kustību ar polāru saiti starp molekulām. Dipolu rotācijai elektriskā lauka virzienā ir jāpārvar zināma pretestība, enerģijas izdalīšanās siltuma veidā (r utt.). Relaksācijas laiks šeit ir aptuveni 10 -8 - 10 -6 s - tas ir laika intervāls, kurā pēc lauka noņemšanas elektriskā lauka orientēto dipolu secība samazināsies siltuma kustību klātbūtnes dēļ 2,7 reizes no sākotnējās vērtības.

Jonu relaksācijas polarizācija (C ir, r ir, Q ir) novērots neorganiskās glāzēs un dažās vielās ar brīvu jonu iepakojumu. Vāji sasaistīti vielas joni ārējā elektriskā lauka ietekmē starp haotiskām termiskām kustībām saņem pārspriegumu lauka virzienā un nobīdās gar elektrolīnija viņu. Pēc elektriskā lauka noņemšanas jonu orientācija eksponenciāli vājinās. Relaksācijas laiks, aktivācijas enerģija un biežums dabiskās vibrācijas notiek 10 -6 - 10 -4 s laikā un ir saistīts ar likumu

kur f ir daļiņu dabisko vibrāciju biežums; v ir aktivācijas enerģija; k ir Boltzmana konstante (8,63 10–5 EV / grādi); T - absolūtā temperatūra pēc K 0.

Elektroniskā relaksācijas polarizācija (C er, r er, Q er)rodas lieko, bojāto elektronu vai "caurumu" ierosināto siltuma enerģiju dēļ 10 -8 - 10 -6 s laikā. Tas ir raksturīgs dielektriķiem ar augstu refrakcijas indeksu, augstu iekšējo lauku un elektronisko vadītspēju: titāna dioksīds ar piemaisījumiem, Ca + 2, Ba + 2, virkne savienojumu, kuru pamatā ir mainīgas valences metāla oksīdi - titāns, niobijs, bismuts. Ar šo polarizāciju ir augsta dielektriskā konstante, un negatīvās temperatūrās ir maksimālais temperatūras atkarība no e (dielektriskā konstante). e titānu saturošai keramikai samazinās biežums.

Strukturālās polarizācijas atšķirt:

Migrācijas polarizācija (C m, r m, Q m)notiek nehomogēnas struktūras cietās daļās ar makroskopiskām nehomogenitātēm, slāņiem, saskarnēm vai piemaisījumu klātbūtni 10 2 sekunžu laikā. Šī polarizācija izpaužas zemās frekvencēs un ir saistīta ar ievērojamu enerģijas izkliedi. Šīs polarizācijas cēloņi ir vadoši un pusvadoši ieslēgumi tehniskajā, sarežģītajā dielektriķī, slāņu ar dažādu vadītspēju klātbūtne utt. Saskarēs starp slāņiem dielektrikā un elektrodu slāņos uzkrājas lēni kustīgu jonu lādiņi - tas ir starpslāņa vai strukturāla augstsprieguma polarizācijas efekts. Attiecībā uz feroelektroenerģiju ir spontāna vai spontāna polarizācija (C cn, r cn, Q cn), kad ir ievērojama enerģijas izkliede vai siltuma izdalīšanās domēnu (atsevišķu rotējošu elektronu čaulu reģionu) dēļ, kas pārvietoti elektriskajā laukā, tas ir, pat ja nav elektriskā lauka, vielā ir elektriski momenti, un pie noteikta ārējā lauka stipruma notiek piesātinājums un pieaugošā polarizācija.

Dielektriķu klasifikācija pēc polarizācijas veida.

Pirmo grupu veido dielektriķi ar momentānām elektroniskām un jonu polarizācijām. Šādu materiālu struktūra sastāv no neitrālām molekulām, var būt vāji polāra un raksturīga cietiem kristāliskiem un amorfiem materiāliem, piemēram, parafīnam, sēram, polistirolam, kā arī šķidriem un gāzveida materiāliem, piemēram, benzolam, ūdeņradim utt.

Otrā grupa - dielektriķi ar elektroniskām un dipola relaksācijas polarizācijām - ir polāri organiski šķidri, pusšķidri, cietas vielas, piemēram, eļļas kolofonija savienojumi, epoksīdsveķi, celuloze, hlorētie ogļūdeņraži utt. materiāliem.

Trešā grupa - cietie neorganiskie dielektriķi, kas ir sadalīti divās apakšgrupās, kas atšķiras pēc elektriskajiem raksturlielumiem - a) dielektriķi ar elektroniskām un dipola relaksācijas polarizācijām, piemēram, kvarcs, vizla, akmens sāls, korunds, rutils; b) dielektriķi ar elektroniskās un jonu relaksācijas polarizācijām ir brilles, materiāli ar stiklveida fāzi (porcelāns, micallex utt.) un kristāliski dielektriķi ar brīvu jonu iepakojumu.

Ceturto grupu veido dielektriķi ar elektroniskām un jonu momentānām un strukturālām polarizācijām, kas raksturīga daudziem pozicionāliem, sarežģītiem, slāņainiem un feroelektriskiem materiāliem.

Molekulārā klasifikācija

Ķīmiskā klasifikācija

Klasifikācija pēc ražošanas metodes

Fiziskā stāvokļa klasifikācija

Aktīvie un pasīvie dielektriķi

Dielektrisko materiālu noteikšana

Dielektrisko materiālu klasifikācija un izmantošanas jomas

Dielektriķi ir vielas, kuru galvenā elektriskā īpašība ir spēja polarizēties elektriskajā laukā.

Izolācijas materiāli ir dielektriski materiāli, kas paredzēti, lai izveidotu elektroinstalāciju sprieguma daļu elektrisko izolāciju.

Izolators ir izstrādājums, kas izgatavots no elektrības izolācijas materiāla, kura uzdevumi ir nofiksēt un izolēt vadītājus viens no otra pie dažādiem potenciāliem (piemēram, gaisvadu elektrolīnijas izolatori).

Elektriskā izolācija ir konkrēta elektriskā izstrādājuma elektriskā izolācijas sistēma, kas izgatavota no viena vai vairākiem elektriskiem izolācijas materiāliem.

Dielektriķus, ko izmanto kā izolācijas materiālus, sauc par pasīvajiem dielektriķiem. Pašlaik tiek plaši izmantoti tā sauktie aktīvie dielektriķi, kuru parametrus var kontrolēt, mainot elektriskā lauka intensitāti, temperatūru, mehāniskos spriegumus un citus tos ietekmējošo faktoru parametrus.

Piemēram, kondensators, kurā pjezoelektrisks kalpo kā dielektrisks materiāls, pieliktā mainīgā sprieguma ietekmē maina tā lineāros izmērus un kļūst par ultraskaņas vibrāciju ģeneratoru. No nelineārā dielektriskā - ferroelektriskā izgatavotā elektriskā kondensatora jauda mainās atkarībā no elektriskā lauka stipruma; ja šāda kapacitāte ir iekļauta svārstību LC ķēdē, tad mainās arī tās regulēšanas frekvence.

Dielektriskie materiāli tiek klasificēti:

Pēc agregācijas stāvokļa: gāzveida, šķidrs un ciets;

Pēc iegūšanas metodes: dabīgs un sintētisks;

Pēc ķīmiskā sastāva: organisks un neorganisks;

Pēc molekulārās struktūras: neitrāla un polāra.

GĀZES DIELEKTRIKA

Gāzveida dielektriķi ietver: gaisu, slāpekli, ūdeņradi, oglekļa dioksīdu, SF6 gāzi, freonu (freonu), argonu, neonu, hēliju utt. Tos izmanto elektrisko ierīču (gaisa un SF6 slēdžu, slāpētāju) ražošanā.

Gaiss visbiežāk tiek izmantots kā elektriski izolējošs materiāls. Gaiss satur: ūdens tvaikus un gāzes: slāpekli (78%), skābekli (20,99%), oglekļa dioksīdu (0,03%), ūdeņradi (0,01%), argonu (0,9325%), neonu (0 , 0018%), kā arī hēliju, kriptonu un ksenonu, kas kopumā veido desmit tūkstošdaļas procentus.

Svarīgas gāzu īpašības ir to spēja atjaunot elektrisko izturību, zema dielektriskā konstante, augsta pretestība, praktiski nenoveco, vairāku gāzu inertums attiecībā pret cietajiem un šķidrajiem materiāliem, netoksicitāte, spēja strādāt zemā temperatūrā un augstā spiedienā, nedegoša.

ŠĶIDRĀ DIELEKTRIKA

Šķidrie dielektriķi ir paredzēti, lai noņemtu siltumu no tinumiem un magnētiskajām ķēdēm transformatoros, dzēstu loka eļļas automātiskajos slēdžos, pastiprinātu cieto izolāciju transformatoros, ar eļļu pildītās buksēs, kondensatoros, ar eļļu piesūcinātos un ar eļļu piepildītos kabeļos.

Šķidrie dielektriķi ir sadalīti divās grupās:

Naftas eļļas (transformators, kondensators, kabelis);

Sintētiskās eļļas (sovtols, šķidrais silīcija organiskais un fluororganiskie savienojumi).

4.1.7. Dielektriķu kā ETM izmantošanas jomas

Pielietojums elektroenerģijas nozarē:

- lineārā un apakšstacijas izolācija - tas ir porcelāns, stikls un silīcija organiskā gumija gaisvadu līniju piekarinātajos izolatoros, porcelāns balstu un bukšu izolatoros, stiklplasta kā nesošie elementi, polietilēns, papīrs augstsprieguma buksēs, papīrs, polimēri strāvas kabeļos;

- elektroierīču izolācija - papīrs, getinax, stikla šķiedra, polimēri, vizlas materiāli;

- mašīnas, aparāti - papīrs, kartons, lakas, savienojumi, polimēri;

- dažāda veida kondensatori- polimēru plēves, papīrs, oksīdi, nitrīdi.

No praktiskā viedokļa katrā gadījumā, izvēloties materiālu elektriskajai izolācijai, ir jāanalizē darba apstākļi un jāizvēlas izolācijas materiāls saskaņā ar prasību kopumu. Orientēšanās nolūkā galvenos dielektriskos materiālus ieteicams sadalīt grupās atbilstoši lietošanas apstākļiem.

1. Karstumizturīga elektriskā izolācija. Tie galvenokārt ir izstrādājumi no vizlas materiāliem, no kuriem daži spēj darboties līdz 700 ° C temperatūrai. Brilles un uz to pamata izgatavoti materiāli (stikla audumi, stikla vizla). Organosilikāta un metāla fosfāta pārklājumi. Keramikas materiāli, piemēram, bora nitrīds. Organiskā silīcija sastāvi ar karstumizturīgu saistvielu. No polimēriem poliimīdam un fluoroplastam ir augsta karstumizturība.

2. Mitrumizturīga elektriskā izolācija. Šiem materiāliem jābūt hidrofobiem (nesamitrināmiem ar ūdeni) un nehigroskopiskiem. Fluoroplastika ir ievērojams šīs klases pārstāvis. Principā hidrofobizācija ir iespējama, izveidojot aizsargpārklājumus.

3. Radiācijas izturīga izolācija. Tās, pirmkārt, ir neorganiskas plēves, keramika, stikla šķiedra, vizlas materiāli, daži polimēru veidi (poliimīdi, polietilēns).

4. Tropiski izturīga izolācija.Materiālam jābūt hidrofobam, lai tas darbotos augsta mitruma un temperatūras apstākļos. Turklāt tam jābūt izturīgam pret pelējumu. Labākie materiāli: fluoroplastika, daži citi polimēri, vissliktākie - papīrs, kartons.

5. Salizturīga izolācija. Šī prasība ir raksturīga galvenokārt gumijām, jo kad temperatūra pazeminās, visas gumijas zaudē savu elastību. Visizturīgākā pret salu ir silīcija organiskā gumija ar fenilgrupām (līdz -90 ° C).

6. Izolācija darbam vakuumā (telpa, vakuuma ierīces). Šajos apstākļos ir jāizmanto vakuumā necaurlaidīgi materiāli. Daži piemēroti keramikas materiāli ir piemēroti, polimēri ir maz izmantojami.

Elektriskā dēlis to izmanto kā dielektriskos starplikas, paplāksnes, starplikas, kā magnētisko ķēžu izolāciju, rotējošu mašīnu rievu izolāciju utt. Kartonu parasti izmanto pēc impregnēšanas ar transformatora eļļu. Impregnētā kartona elektriskā izturība sasniedz 40-50 kV / mm. Tā kā tas ir augstāks par transformatoru eļļas stiprumu, lai palielinātu transformatoru elektrisko izturību, eļļas vidē bieži tiek sakārtotas īpašas kartona barjeras. Eļļas barjeras izolācijas stiprums parasti ir E \u003d 300-400 kV / cm. Kartona trūkums ir higroskopiskums, mitruma iekļūšanas rezultātā samazinās mehāniskā izturība un strauji (4 vai vairāk reizes) samazinās elektriskā izturība.

Nesen izolatoru ražošana gaisvadu līnijām, pamatojoties uz silikona gumija... Šis materiāls pieder gumijām, kuru galvenā īpašība ir elastība. Tas ļauj no gumijām izgatavot ne tikai izolatorus, bet arī elastīgus kabeļus. Enerģijas izmantošana dažādi veidi gumijas: dabiskās kaučukas, butadiēna gumijas, stirola butadiēna gumijas, etilēna propilēna gumijas un silīcija organiskās gumijas.

Elektriskais porcelāns ir mākslīgs minerāls, kas termiskās apstrādes rezultātā, izmantojot keramikas tehnoloģiju, veidojas no māla minerāliem, laukšpata un kvarca. Starp tās vērtīgākajām īpašībām ir augsta izturība pret atmosfēras iedarbību, pozitīva un negatīva temperatūra, ķīmisko reaģentu iedarbība, augsta mehāniskā un elektriskā izturība, sākotnējo komponentu zemās izmaksas. Tas noteica porcelāna plašu izmantošanu izolatoru ražošanā.

Elektriskais stikls kā materiāls izolatoriem tam ir dažas priekšrocības salīdzinājumā ar porcelānu. Jo īpaši tam ir stabilāka izejvielu bāze, vienkāršāka tehnoloģija, kas ļauj lielāku automatizāciju, spēju vizuāli pārbaudīt bojātos izolatorus.

Vizlair pamats lielai elektrisko izolācijas izstrādājumu grupai. Vizlas galvenā priekšrocība ir tā augsta siltuma pretestība kopā ar pietiekami augstām elektriskās izolācijas īpašībām. Vizla ir dabisks minerāls ar sarežģītu sastāvu. Elektrotehnikā tiek izmantoti divu veidu vizlas: muskovīts KAl 2 (AlSi 3 O 10) (OH) 2 un flogopīts KMg 3 (AlSi 3 O 10 (OH) 2. Vizlas augstās elektriskās izolācijas īpašības ir saistītas ar tās neparasto struktūru, proti, slāņošanu. var sadalīt plakanās plāksnēs līdz submikrona izmēram.Destruktīvie spriegumi, atdalot vienu slāni no cita slāņa, ir aptuveni 0,1 MPa, bet stiepjas gar slāni - 200-300 MPa.Cita starp vizlas īpašībām mēs atzīmējam zemu tg, mazāku par 10 -2; augsta pretestība, vairāk nekā 10 12 Ohm · m; pietiekami augsta dielektriskā izturība, vairāk nekā 100 kV / mm; karstumizturība, kušanas temperatūra virs 1200 ° C.

Vizlu izmanto kā elektrisko izolāciju noplūktu plānu plātņu veidā, t.sk. salīmēti kopā (micanīti), un vizlas papīru veidā, t.sk. piesūcināts ar dažādām saistvielām (vizlu vai vizlas plastmasu). Vizlas papīrs tiek ražots, izmantojot tehnoloģiju, kas ir tuvu parastā papīra tehnoloģijai. Vizlu sasmalcina, sagatavo celulozi, uz papīra mašīnām izrullē papīra loksnes.

Mikanites ir labākas mehāniskās īpašības un mitruma izturība, taču tie ir dārgāki un mazāk tehnoloģiski. Pielietojums - elektrisko mašīnu rievu un spoles izolācija.

Slyudinites - lokšņu materiāli, kas izgatavoti no vizlas papīra uz muskovīta bāzes. Dažreiz tos apvieno ar substrātu, kas izgatavots no stikla auduma (stikla vizlas) vai polimēra plēves (plēves vizlas). Papīriem, kas piesūcināti ar laku vai citu saistvielu, ir labākas mehāniskās un elektriskās īpašības nekā neapstrādātiem papīriem, taču to karstumizturība parasti ir zemāka, jo to nosaka impregnējošās saistvielas īpašības.

Vizlas plastmasa - lokšņu materiāli, kas izgatavoti no vizlas papīra uz flogopīta bāzes un piesūcināti ar saistvielām. Tāpat kā vizlu, tos var kombinēt arī ar citiem materiāliem. Salīdzinot ar vizlu, tām ir nedaudz sliktākas elektrofizikālās īpašības, taču tās ir lētākas. Vizlas un vizlas plastmasas pielietošana - elektrisko mašīnu izolācija, elektrisko ierīču karstumizturīga izolācija.

Enerģētikā gāzes visvairāk izmanto gaiss. Tas ir saistīts ar zemajām izmaksām, vispārēju gaisa pieejamību, gaisa elektrisko izolācijas sistēmu izveidošanas, uzturēšanas un remonta vienkāršību, vizuālās vadības iespēju. Telpas, kurās gaisu izmanto kā elektrisko izolāciju - elektropārvades līnijas, atvērtās sadales iekārtas, gaisa slēdži utt.

No elektronegatīvajām gāzēm ar augstu elektrisko izturību visplašāk tiek izmantotas sF6 gāze.... Tas ieguva savu nosaukumu no saīsinājuma "elektriskā gāze". SF6 unikālās īpašības tika atklātas Krievijā, un to sāka izmantot arī Krievijā. 30. gados slavenais zinātnieks B.M. Gokbergs pētīja virkni gāzu elektriskās īpašības un pievērsa uzmanību dažām sēra heksafluorīda SF6 īpašībām. Dielektriskā izturība atmosfēras spiedienā un 1 cm atstarpē ir E \u003d 89 kV / cm. Molekulmasa ir 146, to raksturo ļoti augsts siltuma izplešanās koeficients un augsts blīvums. Tas ir svarīgi elektrostacijas, kurā tiek veikta jebkuras ierīces daļu dzesēšana, jo ar lielu siltuma izplešanās koeficientu viegli izveidojas konvekcijas plūsma, kas aiznes siltumu. No siltuma fizikālās īpašības: kušanas temperatūra \u003d -50 ° C pie 2 atm, viršanas temperatūra (sublimācija) \u003d -63 ° C, kas nozīmē, ka to var izmantot zemā temperatūrā.

Starp citām noderīgām īpašībām mēs atzīmējam sekojošo: ķīmiskā inertums, netoksiskums, nededzināmība, karstumizturība (līdz 800 ° C), eksplozijas drošība, vāja sadalīšanās izplūdēs, zema sašķidrināšanas temperatūra. Ja nav piemaisījumu, SF6 gāze ir pilnīgi nekaitīga cilvēkiem. Tomēr SF6 gāzes sadalīšanās produkti izplūdes darbības rezultātā (piemēram, slāpētājā vai automātiskajā slēdžā) ir toksiski un reaktīvi. SF6 gāzes īpašību komplekss nodrošināja diezgan plašu SF6 izolācijas izmantošanu. Ierīcēs SF6 gāzi parasti izmanto vairāku atmosfēru spiedienā, lai panāktu lielāku spēkstaciju kompaktumu, jo dielektriskā izturība palielinās, palielinoties spiedienam. Pamatojoties uz SF6 izolāciju, ir izveidotas un tiek darbinātas vairākas elektroierīces, tostarp kabeļi, kondensatori, slēdži, kompaktas slēgtas sadales iekārtas (slēgtas sadales ierīces).

Enerģijas nozarē visizplatītākais šķidrais dielektriskais elements ir transformatoru eļļa.

Transformatoru eļļa - rafinēta eļļas frakcija, kas iegūta destilācijas laikā, vārot temperatūrā no 300 ° C līdz 400 ° C. Atkarībā no eļļas izcelsmes tām ir dažādas īpašības, un šīs izejvielu atšķirīgās īpašības atspoguļojas eļļas īpašībās. Tam ir sarežģīts ogļūdeņražu sastāvs ar vidējo molekulmasu 220-340 AU, un tas satur šādas galvenās sastāvdaļas.

Kondensatoru un kabeļu eļļas jāatzīmē starp tām, kas saistītas ar transformatoru eļļu šķidruma dielektriķu īpašībās un pielietojumā.

Kondensatora eļļas. Šis termins apvieno dažādu dielektriķu grupu, ko izmanto papīra eļļas impregnēšanai un kondensatoru papīra plēves izolācijai. Visbiežāk kondensatora eļļa saskaņā ar GOST 5775-68, tos ražo no transformatoru eļļas, veicot dziļāku attīrīšanu. Tas atšķiras no parastajām eļļām ar lielāku caurspīdīgumu, zemāku iedeguma vērtību (vairāk nekā desmit reizes). rīcineļļa augu izcelsmes, to iegūst no rīcineļļu sēklām. Galvenā izmantošanas joma ir papīra kondensatoru impregnēšana darbībai pulsējošos apstākļos.
Rīcineļļas blīvums ir 0,95-0,97 t / m3, ielejas temperatūra ir no -10 ° C līdz -18 ° C. Tās dielektriskā konstante 20 ° C temperatūrā ir 4,0 - 4,5 un 90 ° C -  \u003d 3,5 - 4,0; tg  20 ° C temperatūrā ir 0,01-0,03 un 100 ° C temperatūrā tg  \u003d 0,2-0,8; Ep 20 ° C temperatūrā ir vienāds ar 15-20 MV / m. Rīcineļļa nešķīst benzīnā, bet šķīst etilspirtā. Atšķirībā no naftas eļļām, rīcineļļa parastajā gumijā neuzbriest. Šis dielektriskais pieder vāji polāriem šķidruma dielektriķiem, tā pretestība normālos apstākļos ir 108 - 1010 Ohm · m.

Kabeļu eļļas paredzēts strāvas kabeļu izolācijas papīra impregnēšanai. To pamatā ir arī naftas eļļas. Tie atšķiras no transformatora eļļas ar paaugstinātu viskozitāti, paaugstinātu uzliesmošanas temperatūru un samazinātu dielektrisko zudumu. Starp eļļu zīmoliem mēs atzīmējam MN-4 (zema viskozitāte, zema spiediena kabeļu aizpildīšanai), S-220 (augsta viskozitāte augstspiediena kabeļu uzpildīšanai), KM-25 (viskozākā).

Otrs šķidro dielektriķu veids ir grūti uzliesmojoši un nedegoši šķidrumi. Ar šādām īpašībām ir daudz šķidru dielektriķu. Visplašāk enerģētikā un elektrotehnikā ir hlordifenili... Ārzemju literatūrā tos sauc hlorbifeniliem... Tās ir vielas, kas satur dubultu benzola gredzenu, tā saukto. di (bi) fenilgredzens un viens vai vairāki tam pievienoti hlora atomi. Krievijā šīs grupas dielektriķi tiek izmantoti maisījumu veidā, galvenokārt pentahlorobifenila un trihlorbifenila maisījumos. Dažu no tiem komercnosaukumi ir “sovol”, “sovtol”, “calorie-2”.

Dielektriskos materiālus klasificē arī pēc vairākām intraspecifiskām īpašībām, kuras nosaka to galvenās īpašības: elektriskās, mehāniskās, fizikāli ķīmiskās un termiskās.

4.2.1. Dielektrisko materiālu elektriskās īpašības ietver:

Īpatnējā tilpuma elektriskā pretestība ρ, Ohm * m vai īpatnējā tilpuma vadītspēja σ, S / m;

Īpatnējā virsmas elektriskā pretestība ρ s, Ohm vai īpatnējā virsmas vadītspēja σ s cm;

Elektriskās pretestības temperatūras koeficients TK ρ, ˚С -1;

Dielektriskā konstante ε;

Dielektriskās konstantes temperatūras koeficients ТКε;

Dielektrisko zudumu tangenss δ;

Materiāla elektriskā izturība E pr, MV / m.

4.2.2. Termiskā veiktspēja nosaka dielektriķu siltuma īpašības.

Siltuma veiktspēja ietver:

Siltuma jauda;

Kušanas temperatūra;

Mīkstināšanas temperatūra;

Pilināšanas punkts;

Karstumizturība;

Karstumizturība;

Aukstuma pretestība - dielektriķu spēja izturēt zemu temperatūru, vienlaikus saglabājot elektriskās izolācijas īpašības;

Tropiskā pretestība - dielektriķu izturība pret ārējo ietekmju kompleksu tropu klimatā (straujš temperatūras kritums, augsts mitrums, saules starojums);

Termoelastība;

Izolācijas šķidrumu tvaiku uzliesmošanas temperatūra.

Karstumizturība ir viena no vissvarīgākajām dielektriķu īpašībām. Saskaņā ar GOST 21515-76 siltuma pretestība ir dielektrikas spēja ilgstoši izturēt augstu temperatūru uz laiku, kas ir salīdzināms ar normālas darbības periodu, nepieņemami nepasliktinot tā īpašības.

Karstumizturības klases. Tikai septiņi. Tos raksturo temperatūras indekss TI. Šī ir temperatūra, kurā materiāla kalpošanas laiks ir 20 tūkstoši stundu.

4.2.3 Dielektriķu mitruma īpašības

Mitrumizturība ir izolācijas darbības uzticamība, kad tā atrodas ūdens tvaiku atmosfērā, kas ir tuvu piesātinājumam. Mitrumizturību novērtē pēc elektrisko, mehānisko un citu fizikālo īpašību izmaiņām pēc materiāla atrašanas atmosfērā ar augstu un augstu mitruma līmeni; pēc mitruma un ūdens caurlaidības; mitruma un ūdens absorbcijas dēļ.

Mitruma caurlaidība - materiāla spēja izvadīt mitruma tvaikus, ja ir gaisa relatīvā mitruma starpība abās materiāla pusēs.

Mitruma absorbcija - materiāla spēja absorbēt ūdeni, ilgstoši atrodoties mitrā atmosfērā, kas ir tuvu piesātinājumam.

Ūdens absorbcija - materiāla spēja absorbēt ūdeni, ja tas ilgstoši ir iegremdēts ūdenī.

Tropiskā izturība un iekārtu tropizācija - elektroiekārtu aizsardzība no mitruma, pelējuma, grauzējiem.

4.2.4. Dielektriķu mehāniskās īpašības nosaka šādus raksturlielumus:

Iznīcinošais stress statiskā spriedzē;

Iznīcinošais stress statiskajā saspiešanā;

Iznīcinošais spriegums statiskās lieces laikā;

Cietība;

Triecienizturība;

Sadalīšanās pretestība;

Asaru izturība (elastīgiem materiāliem);

Elastība dubulto līkumu skaitā;

Plastmasas īpašības.

Mehāniskās īpašības dielektriķi nosaka atbilstošie GOST.

4.2.5. Fizikālās un ķīmiskās īpašības:

Skābes skaitlis, kas nosaka brīvo skābju daudzumu dielektrikā, kas pasliktina šķidro dielektriķu, savienojumu un laku dielektriskās īpašības;

Kinemātiskā un nosacītā viskozitāte;

Ūdens absorbcija;

Ūdens izturīgs;

Mitruma izturība;

Loka pretestība;

Izsekošanas pretestība;

Radiācijas pretestība utt.