Ceea ce se numește dielectric. Proprietățile electrice de bază ale dielectricilor

Constanta dielectrică poate avea dispersie.

O serie de dielectrici prezintă proprietăți fizice interesante.

Legături

• Fond virtual de științe naturale și efecte științifico-tehnice „Fizica eficientă”

Fundația Wikimedia.

2010.

Vedeți ce sunt „Dielectricii” în alte dicționare: DIELECTRICE, substanțe care sunt slab conductoare curent electric (rezistivitate aproximativ 1010 Ohm? m). Există dielectrice solide, lichide și gazoase. Un câmp electric extern determină polarizarea dielectricului. În unele greu......

Enciclopedie modernă Dielectrice - DIELECTRICE, substanțe care conduc slab electricitatea (rezistență specifică de aproximativ 1010 Ohm´m). Există dielectrice solide, lichide și gazoase. Un câmp electric extern determină polarizarea dielectricului. În unele greu......

Dicţionar Enciclopedic Ilustrat Substanțe care conduc slab electricitatea (rezistivitate electrică 108 1012 Ohm? cm). Există dielectrice solide, lichide și gazoase. Un câmp electric extern provoacă polarizarea dielectricilor. În unele dielectrice solide... ... Mare

Dicţionar Enciclopedic - (în engleză dielectric, din greacă dia through, through și engleză electric electric), substanțe care conduc slab electricitatea. actual. Termenul „D”. introdus de Faraday pentru a desemna în ce pătrunde electricitatea. domeniu. D. yavl. toate gazele (neionizate), unele...

Enciclopedie fizică DIELECTRICĂ - DIELECTRICE, neconductori sau izolatori ai corpului, care conduc prost sau nu conduc electricitatea deloc. Astfel de organisme sunt, de exemplu. sticlă, mică, sulf, parafină, ebonită, porțelan etc. De mult, când studiezi electricitatea... ...

Marea Enciclopedie Medicală - (izolatori) substante care nu conduc curentul electric. Exemple de dielectrici: mica, chihlimbar, cauciuc, sulf, sticla, portelan, diverse tipuri de uleiuri etc Samoilov K.I. Dicționar marin

. M.L.: Editura Navală de Stat a Sindicatului NKVMF ... Dicționar marin Numele dat de Michael Faraday corpurilor care sunt neconductoare sau, cu alte cuvinte, slab conductoare de electricitate, cum ar fi aerul, sticla, diverse rășini, sulful etc. Astfel de corpuri mai sunt numite și izolatori. Înainte de cercetările lui Faraday din anii 1930... ...

Enciclopedie fizică- substanțe care practic nu conduc curentul electric; sunt solide, lichide și gazoase. Într-un câmp electric extern, D. sunt polarizate. Sunt folosite pentru a izola dispozitive electrice, în condensatoare electrice, în cuantică... ... Marea Enciclopedie Politehnică

Substanțe care nu conduc bine electricitatea. Termenul „D”. (din grecescul diá prin și engleză electric electric) a fost introdus de M. Faraday (Vezi Faraday) pentru a desemna substanțele prin care pătrund câmpurile electrice. In orice substanta...... Marea Enciclopedie Sovietică

Substanțe care conduc slab electricitatea (conductivitate dielectrică 10 8 10 17 Ohm 1 cm 1). Există dielectrice solide, lichide și gazoase. Un câmp electric extern provoacă polarizarea dielectricilor. În unele greu...... Dicţionar Enciclopedic

Cărți

• Dielectrici și unde, A. R. Hippel. Autorul monografiei prezentate în atenția cititorilor, un cercetător celebru în domeniul dielectricului, savantul american A. Hippel a apărut în repetate rânduri în periodice și în...
• Efectul radiației laser asupra materialelor polimerice. Fundamente științifice și probleme aplicate. In 2 carti. Cartea 1. Materiale polimerice. Fundamentele științifice ale acțiunii laserului asupra dielectricilor polimerici, B. A. Vinogradov, K. E. Perepelkin, G. P. Meshcheryakova. Cartea propusă conține informații despre structură și termică de bază și proprietăți optice materiale polimerice, mecanismul de acțiune asupra acestora radiatii laserîn infraroșu, vizibil...

Materiale dielectriceîn echipamentele electronice, conductorii care se află sub potențiale electrice diferite sunt separați electric, iar conductorii solizi sunt combinați mecanic. Sunt utilizate pentru izolarea electrică a elementelor echipamentelor și pentru stocarea energiei. câmp electric(condensatori), pentru fabricarea pieselor structurale, precum și sub formă de acoperiri pe suprafața pieselor, pentru lipirea pieselor.

Proprietățile dielectrice ale materialelor

Principala proprietate a unui dielectric este de a nu conduce curentul electric. REZISTENTA DE VOLUM SPECIFĂ a dielectricilor este mare: de la 108 la 1018 Ohm, deoarece aproape că nu există purtători de sarcină electrică gratuit în ele. O anumită conductivitate este cauzată de impurități și defecte structurale.

Întotdeauna există mai multe impurități și defecte pe suprafața oricărui corp, de aceea, pentru dielectrici, se introduce conceptul de conductivitate de suprafață și parametrul REZISTENTĂ LA SUFAFAȚĂ s, definit ca rezistența măsurată între doi conductori liniari de 1 m lungime fiecare, situati paralel cu unul pe altul la o distanta de 1 m pe suprafata dielectricului . Valoarea lui s depinde în mare măsură de metoda de obținere (prelucrare) a suprafeței și de starea acesteia (prăfuit, umiditate etc.). Deoarece conductivitatea electrică de suprafață depășește, de obicei, semnificativ conductibilitatea volumetrică, se iau măsuri pentru a o reduce.

Un dielectric este un izolator numai în raport cu tensiunea continuă. Într-un câmp electric alternativ, curentul trece prin dielectric datorită polarizării sale.

POLARIZAREA este procesul de deplasare a sarcinilor legate pe o distanță limitată sub influența unui câmp electric extern.

Electronii atomilor sunt deplasati spre polul pozitiv, nucleii atomilor - spre negativ. Același lucru se întâmplă cu ionii din cristale ionice, cu molecule sau secțiuni de molecule cu o distribuție neuniformă a particulelor încărcate în volumul pe care îl ocupă. Ca urmare a polarizării, în dielectric se formează propriul câmp intern, vectorul său este mai mic ca mărime și opus în direcție vectorului câmp extern. Capacitatea electrică între electrozii cu dielectric este mai mare decât între aceiași electrozi fără dielectric cu un factor de, unde este CONTINUITATEA DIELECTRICĂ RELATIVA A DIELECTRICULUI.

În timpul POLARIZĂRII ELECTRONICE, sub influența unui câmp electric extern, învelișurile electronice ale atomilor substanței sunt deformate. Se caracterizează printr-un timp scurt de așezare (aproximativ 10-15 s) și, prin urmare, este lipsit de inerție pentru frecvențele radio, nu depinde de frecvență, depinde slab de temperatură și are loc practic fără pierderi. Substanțele cu polarizare predominant electronică (dielectrici slab polari) au o constantă dielectrică scăzută: de la 1,8 la 2,5. Acest tip de polarizare este inerent tuturor substanțelor.

POLARIZAREA IONICĂ apare în ionic solide, are un timp de așezare de ordinul 10-13 s, prin urmare, practic nu depinde de frecvența câmpului și depinde slab de temperatură. Valoarea pentru majoritatea materialelor cu polarizare ionică este de la 5 la 10.

POLARIZAREA DIPOL (ORIENTARE) se manifestă ca orientare sub influența unui câmp de molecule polare sau grupe de atomi. De exemplu, moleculele de apă sunt polare, în care atomii de hidrogen sunt localizați asimetric față de atomul de oxigen, sau clorură de vinil (monomer de clorură de polivinil) H2C-CHCl. Pentru a depăși interacțiunea moleculelor și forțele de frecare, se consumă energia câmpului, care se transformă în energie termică Prin urmare, polarizarea dipolului este de natură inelastică, de relaxare. Datorită dimensiunilor și maselor mari ale dipolilor implicați în polarizarea dipolului, inerția acestuia este semnificativă și se manifestă sub forma unei puternice dependențe a constantei dielectrice și a pierderilor de energie de frecvență.

POLARIZAREA MIGRĂRII este cauzată de mișcările inelastice ale ionilor de impurități slab legați pe distanțe scurte. În ceea ce privește consecințele (pierderea de energie, dependența de frecvență), această polarizare este similară cu dipolul.

Pierderile de energie într-un dielectric în timpul polarizării sunt estimate prin ANGURI DE PIERDERE TANGENS tg. Un dielectric cu pierderi într-un circuit electric este reprezentat ca un circuit echivalent: un condensator ideal și o rezistență de pierdere conectată în paralel cu acesta. Unghiul completează până la 90o unghiul de deplasare dintre curent și tensiune din diagrama vectorială a unei astfel de rețele cu două terminale. Dielectricii buni (slab polari) au tg10-3, care este ușor dependent de frecvență. Dielectricii săraci au un tg măsurat în zecimi de unitate sau chiar mai mult, puternic dependent de frecvență.

Tipuri speciale se formează prin polarizare sub influența tensiunilor mecanice, observată în PIEZOELECTRICĂ, precum și POLARIZARE SPONTANĂ în PIROELECTRICĂ și FERROELECTRICĂ. Asemenea dielectrice se numesc ACTIVE și sunt utilizate în dispozitive speciale: rezonatoare, filtre, generatoare și transformatoare piezoelectrice, convertoare de radiații, condensatoare de capacitate specifică mare etc.

REZISTENTĂ ELECTRICĂ - capacitatea unui dielectric de a menține rezistivitate ridicată în circuitele de înaltă tensiune. Este estimată prin intensitatea câmpului de defalcare Epr = Upr/d, unde Upr este tensiunea care provoacă defectarea, d este grosimea dielectricului. Dimensiunea Epr - V/m. Pentru dielectrici diferiți, Epr = 10...1000 MV/m și chiar și pentru un material această valoare variază foarte mult în funcție de grosimea, forma electrozilor, temperatură și o serie de alți factori. Motivul pentru aceasta este varietatea proceselor în timpul unei defecțiuni. DETERMINAREA ELECTRICĂ este cauzată de tranziția tunelică a electronilor în banda de conducție din banda de valență, de la nivelurile de impurități sau electrozii metalici, precum și de reproducerea lor în avalanșă datorită ionizării de impact în câmpuri de mare intensitate. DETERMINAREA ELECTROTERMICĂ este cauzată de o creștere exponențială a conductibilității electrice a dielectricului odată cu creșterea temperaturii. În același timp, curentul de scurgere crește, încălzind și mai mult dielectricul, se formează un canal conducător în grosimea sa, rezistența scade brusc, iar topirea, evaporarea și distrugerea materialului au loc în zona de impact termic. DETERMINAREA ELECTROCHIMICĂ este cauzată de fenomenele de electroliză, migrarea ionilor și, ca urmare, modificările compoziției materialului. DETERMINAREA IONIZAȚIUNEA apare din cauza descărcărilor parțiale într-un dielectric care conține incluziuni de aer. Forța electrică a aerului este mai mică, iar intensitatea câmpului în aceste incluziuni este mai mare decât într-un dielectric dens. Acest tip de defalcare este tipic pentru materialele poroase. DETERMINAREA DE SURFACE (FLASHUP) a unui dielectric are loc din cauza curenților de suprafață inacceptabil de mari. Cu o putere suficientă a sursei de curent, o defalcare a suprafeței se dezvoltă prin aer și se transformă într-un arc. Condiții favorabile acestei defecțiuni: fisuri, alte nereguli și contaminare pe suprafața dielectricului, umiditate, praf, presiune scăzută a aerului atmosferic.

Pentru funcționarea fiabilă a oricărui dispozitiv electric, tensiunea de funcționare a izolației sale Uwork trebuie să fie semnificativ mai mică decât tensiunea de avarie Ubreak. Raportul Upr/Urab se numește FACTOR DE SIGURANȚĂ AL REZISTENTEI IZOLĂRII ELECTRICE.

Cursul 1.3.1. Polarizarea dielectricilor

Materiale dielectrice

Dielectricii sunt substanțe care pot fi polarizate și mențin un câmp electrostatic. Aceasta este o clasă largă de materiale electrice: gazoase, lichide și solide, naturale și sintetice, organice, anorganice și organoelement. În funcție de funcțiile pe care le îndeplinesc, acestea sunt împărțite în pasive și active. Dielectricii pasivi sunt utilizați ca materiale electroizolante. În dielectricii activi (feroelectrice, piezoelectrice etc.), proprietățile electrice depind de semnalele de control care pot modifica caracteristicile dispozitivelor și instrumentelor electrice.

Pe baza structurii electrice a moleculelor, se disting dielectricii nepolari și polari. Dielectricii nepolari constau din molecule nepolare (simetrice) în care centrele sarcinilor pozitive și negative coincid. Dielectricii polari constau din molecule asimetrice (dipoli). O moleculă dipol este caracterizată printr-un moment dipol - p.

În timpul funcționării dispozitivelor electrice, dielectricul se încălzește, deoarece parțial energie electrica se risipește sub formă de căldură. Pierderile dielectrice depind puternic de frecvența curentului, în special pentru dielectricii polari, deci sunt de joasă frecvență. Dielectricii nepolari sunt folosiți ca fiind de înaltă frecvență.

Principalele proprietăți electrice ale dielectricilor și caracteristicile lor sunt prezentate în tabel. 3.

Tabel 3 - Proprietățile electrice ale dielectricilor și caracteristicile acestora

Polarizarea este deplasarea limitată a sarcinilor legate sau orientarea moleculelor dipol într-un câmp electric. Sub influența liniilor câmpului electric, sarcinile dielectricului sunt deplasate în direcția forțelor care acționează, în funcție de mărimea intensității. În absența unui câmp electric, sarcinile revin la starea anterioară.

Există două tipuri de polarizare: polarizare instantanee, complet elastică, fără eliberare de energie de împrăștiere, adică. fără generare de căldură, pentru un timp de 10 -15 – 10 -13 s; polarizarea nu are loc instantaneu, ci crește sau scade lent și este însoțită de disiparea energiei în dielectric, adică. este încălzit prin polarizare de relaxare pentru un timp de la 10 -8 la 10 2 s.

Primul tip include polarizarea electronică și ionică.

Polarizare electronică (C e, Q e)– deplasarea elastică și deformarea învelișurilor electronice ale atomilor și ionilor pentru un timp de 10 -15 s. O astfel de polarizare se observă pentru toate tipurile de dielectrici și nu este asociată cu pierderea de energie, iar constanta dielectrică a substanței este numeric egală cu pătratul indicelui de refracție al luminii n 2.

Polarizare ionică (C și, Q și) este caracteristică solidelor cu structură ionică și este cauzată de deplasarea (oscilația) ionilor legați elastic la nodurile rețelei cristaline pentru un timp de 10 -13 s. Odată cu creșterea temperaturii, deplasarea crește și ca urmare a slăbirii forțelor elastice dintre ioni, iar coeficientul de temperatură al constantei dielectrice a dielectricilor ionici se dovedește a fi pozitiv.

Al doilea tip include toate polarizările de relaxare.

Polarizare de relaxare dipol (C dr, r dr, Q dr) asociat cu mișcarea termică a dipolilor la conexiune polarăîntre molecule. Rotirea dipolilor în direcția câmpului electric necesită depășirea unei anumite rezistențe și eliberarea de energie sub formă de căldură (r dr). Timpul de relaxare aici este de ordinul 10 -8 - 10 -6 s - aceasta este perioada de timp în care ordonarea dipolilor orientați de câmpul electric după îndepărtarea câmpului va scădea datorită prezenței mișcărilor termice cu 2,7. ori față de valoarea inițială.

Polarizare de relaxare ionică (C ir, r ir, Q ir) observată în paharele anorganice și în unele substanțe cu împachetare liberă de ioni. Ionii legați liber ai unei substanțe sub influența unui câmp electric extern în mijlocul mișcărilor termice haotice primesc supratensiuni în exces în direcția câmpului și sunt deplasați de-a lungul linie electrică lui. După îndepărtarea câmpului electric, orientarea ionilor slăbește conform unei legi exponențiale. Timp de relaxare, energie de activare și frecvență vibratii naturale apare în 10 -6 – 10 -4 s și este obligat prin lege

unde f este frecvența vibrațiilor naturale ale particulelor; v - energia de activare; k – constanta Boltzmann (8,63 10 -5 EV/grad); T – temperatura absolută conform K0.

Polarizare electronică de relaxare (C er, r er, Q er) apare din cauza energiilor termice excitate de exces, electroni defecte sau „găuri” într-un timp de 10 -8 - 10 -6 s. Este tipic pentru dielectricii cu indici mari de refracție, un câmp intern mare și conductivitate electrică electronică: dioxid de titan cu impurități, Ca+2, Ba+2, o serie de compuși pe bază de oxizi metalici cu valență variabilă - titan, niobiu, bismut. Cu această polarizare, există o constantă dielectrică ridicată, iar la temperaturi negative există un maxim în dependența de temperatură a lui e (constanta dielectrică). e pentru ceramica cu conținut de titan scade cu o frecvență crescândă.

Polarizări structurale distinge:

Polarizarea migrației (C m, r m, Q m) apare în solide cu structură neomogenă cu neomogenități macroscopice, straturi, interfețe sau prezența impurităților într-un timp de ordinul a 10 2 s Această polarizare se manifestă la frecvențe joase și este asociată cu o disipare semnificativă a energiei. Motivele pentru o astfel de polarizare sunt incluziuni conductoare și semiconductoare în dielectrice tehnice, complexe, prezența straturilor cu conductivități diferite etc. La interfețele dintre straturile din dielectric și din straturile de electrod se acumulează încărcături de ioni care se mișcă încet - acesta este efectul polarizării interstraturilor sau structurale de înaltă tensiune. Pentru feroelectrice există polarizare spontană sau spontană, (C sp, r sp, Q sp), atunci când există o disipare semnificativă a energiei sau o eliberare de căldură datorită deplasării domeniilor (regiuni separate, învelișuri de electroni rotative) în câmpul electric, adică chiar și în absența unui câmp electric, există momente electrice în substanță și la o anumită exterioară. are loc saturația intensității câmpului și se observă creșterea polarizării.

Clasificarea dielectricilor după tipul de polarizare.

Primul grup este dielectricii cu polarizare instantanee electronică și ionică. Structura unor astfel de materiale constă din molecule neutre, poate fi slab polară și este caracteristică materialelor solide cristaline și amorfe, cum ar fi parafina, sulful, polistirenul, precum și materialele lichide și gazoase precum benzenul, hidrogenul etc.

A doua grupă este dielectricii cu polarizări electronice și de relaxare dipolară - acestea sunt substanțe organice polare lichide, semi-lichide, solide precum compuși de colofoniu uleios, rășini epoxidice, celuloză, hidrocarburi clorurate etc. materiale.

A treia grupă este dielectricii anorganici solizi, care sunt împărțiți în două subgrupe care diferă ca caracteristici electrice - a) dielectrici cu polarizări electronice și de relaxare dipol, precum cuarț, mica, sare gemă, corindon, rutil; b) dielectrici cu polarizări electronice și de relaxare ionică - este vorba despre ochelari, materiale cu fază sticloasă (porțelan, micalex etc.) și dielectrici cristalini cu împachetare liberă de ioni.

Al patrulea grup este dielectricii care au polarizări instantanee și structurale electronice și ionice, care sunt caracteristice multor materiale poziționale, complexe, stratificate și feroelectrice.

Clasificarea după structura moleculară

Clasificare după compozitia chimica

Clasificarea după metoda de producție

Clasificarea după starea de agregare

Dielectrice active și pasive

Definiția materialelor dielectrice

Clasificarea și domeniile de utilizare a materialelor dielectrice

Dielectricii sunt substanțe a căror principală proprietate electrică este capacitatea de a polariza într-un câmp electric.

Materialele electroizolante sunt materiale dielectrice destinate realizării izolației electrice a părților sub tensiune ale instalațiilor electrice.

Un izolator este un produs realizat din material electric izolant, al cărui scop este fixarea și izolarea unul de celălalt a conductoarelor la potențiale diferite (de exemplu, izolatoarele liniilor electrice aeriene).

Izolația electrică este sistemul electroizolant al unui produs electric specific, realizat din unul sau mai multe materiale electroizolante.

Dielectricii utilizați ca materiale electroizolante se numesc dielectrici pasivi. În prezent, sunt folosiți pe scară largă așa-numitele dielectrice active, ai căror parametri pot fi ajustați prin modificarea intensității câmpului electric, a temperaturii, a tensiunii mecanice și a altor parametri ai factorilor care îi afectează.

De exemplu, un condensator, al cărui material dielectric este un piezoelectric, sub influența unei tensiuni alternative aplicate își schimbă dimensiunile liniare și devine un generator de vibrații ultrasonice. Capacitatea unui condensator electric format dintr-un dielectric neliniar – feroelectric – variază în funcție de intensitatea câmpului electric; dacă o astfel de capacitate este inclusă într-un circuit LC oscilant, atunci se schimbă și frecvența sa de reglare.

Materialele dielectrice sunt clasificate:

După starea de agregare: gazos, lichid și solid;

După metoda de producție: naturală și sintetică;

După compoziția chimică: organice și anorganice;

După structura moleculelor: neutru și polar.

DIELECTRICĂ GAZOSĂ

Dielectricele gazoase includ: aer, azot, hidrogen, dioxid de carbon, gaz SF6, freon (freon), argon, neon, heliu etc. Sunt utilizați la fabricarea dispozitivelor electrice (întrerupătoare cu aer și gaz SF6, descărcători)

Aerul este cel mai utilizat material electroizolant. Aerul conține: vapori de apă și gaze: azot (78%), oxigen (20,99%), dioxid de carbon (0,03%), hidrogen (0,01%), argon (0,9325%), neon (0,0018%), precum și heliu, cripton și xenon, care în total se ridică la zece miimi de procent în volum.

Proprietățile importante ale gazelor sunt capacitatea lor de a restabili rezistența electrică, constanta dielectrică scăzută, rezistivitate ridicată, practic fără îmbătrânire, inerția unui număr de gaze în raport cu materialele solide și lichide, nontoxicitatea, capacitatea lor de a lucra la temperaturi scăzute și ridicate. presiune și neinflamabilitate.

DIELECTRICĂ LICHIDĂ

Dielectricele lichide sunt proiectate pentru a elimina căldura din înfășurările și circuitele magnetice din transformatoare, pentru a stinge arcurile în comutatoarele de ulei, pentru a consolida izolația solidă în transformatoare, bucșe umplute cu ulei, condensatoare, cabluri impregnate cu ulei și umplute cu ulei.

Dielectricii lichidi sunt împărțiți în două grupe:

Uleiuri petroliere (transformator, condensator, cablu);

Uleiuri sintetice (Sovtol, organosiliciu lichid și compuși organofluorinați).

4.1.7 Domenii de utilizare a dielectricilor ca ETM

Aplicații în industria energiei electrice:

- izolarea liniara si a postului- este vorba de portelan, sticla si cauciuc siliconic in izolatoarele aeriene ale liniilor aeriene, portelanul in izolatoarele de suport si bucse, fibra de sticla ca elemente portante, polietilena, hartia in bucse de inalta tensiune, hartia, polimerii in cablurile de alimentare;

- izolarea aparatelor electrice- hartie, getinax, fibra de sticla, polimeri, materiale mica;

- mașini, dispozitive- hartie, carton, lacuri, compusi, polimeri;

- diferite tipuri de condensatoare- folii polimerice, hârtie, oxizi, nitruri.

Din punct de vedere practic, în fiecare caz de alegere a unui material electroizolant trebuie analizate condițiile de funcționare, iar materialul izolator trebuie selectat în conformitate cu un set de cerințe. Pentru orientare, se recomandă împărțirea principalelor materiale dielectrice în grupuri în funcție de condițiile de aplicare.

1. Izolație electrică rezistentă la căldură. Acestea sunt în primul rând produse fabricate din materiale de mică, dintre care unele sunt capabile să funcționeze până la temperaturi de 700 ° C. Sticlă și materiale pe bază de acestea (țesături de sticlă, mica de sticlă). Acoperiri de organosilicat și metalofosfat. Materiale ceramice, în special nitrură de bor. Compoziții de organosilici cu un liant rezistent la căldură. Dintre polimeri, poliimida și fluoroplasticul au rezistență ridicată la căldură.

2. Izolație electrică rezistentă la umiditate. Aceste materiale trebuie să fie hidrofobe (nu umezite de apă) și nehigroscopice. Un reprezentant proeminent al acestei clase este fluoroplastic. În principiu, hidrofobizarea este posibilă prin crearea de acoperiri de protecție.

3. Izolație rezistentă la radiații. Acestea sunt, în primul rând, filme anorganice, ceramică, fibră de sticlă, materiale mica și unele tipuri de polimeri (poliimide, polietilenă).

4. Izolație rezistentă la tropicale. Materialul trebuie să fie hidrofob pentru a funcționa în condiții de umiditate și temperatură ridicate. În plus, trebuie să fie rezistent la ciuperci de mucegai. Cele mai bune materiale: fluoroplastic, alți polimeri, cei mai proasți sunt hârtia, cartonul.

5. Izolatie rezistenta la inghet. Această cerință este tipică în principal pentru cauciucuri, deoarece Când temperatura scade, toate cauciucurile își pierd elasticitatea. Cauciucul organosilicium cu grupări fenil este cel mai rezistent la îngheț (până la -90° C).

6. Izolație pentru lucrul în vid (spațiu, aparate de vid). Pentru aceste condiții este necesară utilizarea materialelor etanșe la vid. Unele materiale ceramice special preparate sunt potrivite;

Carton electric utilizate ca distanțiere dielectrice, șaibe, distanțiere, ca izolație a circuitelor magnetice, izolarea canelurilor mașinilor rotative etc. Cartonul este de obicei folosit după impregnarea cu ulei de transformator. Rezistența electrică a cartonului impregnat ajunge la 40-50 kV/mm. Deoarece este mai mare decât rezistența uleiului de transformator, pentru a crește rezistența electrică a transformatoarelor, bariere speciale din carton sunt adesea instalate în mediul uleios. Izolația barieră de ulei are de obicei o rezistență E = 300-400 kV/cm. Dezavantajul cartonului este higroscopicitatea acestuia, ca urmare a pătrunderii umidității, rezistența mecanică scade și rezistența electrică scade brusc (de 4 sau mai multe ori).

Recent, producția de izolatori pentru linii aeriene pe baza cauciuc siliconic. Acest material aparține cauciucurilor, a căror principală proprietate este elasticitatea. Acest lucru face posibilă producerea nu numai de izolatori din cauciuc, ci și de cabluri flexibile. Folosit în energie diferite tipuri cauciucuri: cauciucuri naturale, butadienă, stiren butadienă, etilen propilenă și organosiliciu.

Porțelan electric este un mineral artificial format din minerale argiloase, feldspat și cuarț ca urmare a tratamentului termic folosind tehnologia ceramicii. Printre proprietățile sale cele mai valoroase se numără rezistența ridicată la influențele atmosferice, temperaturile pozitive și negative, la efectele reactanților chimici, rezistența mecanică și electrică ridicată și costul scăzut al componentelor de pornire. Acest lucru a determinat utilizarea pe scară largă a porțelanului pentru producția de izolatori.

Sticla electrica ca material pentru izolatori are unele avantaje fata de portelan. În special, are o bază de materie primă mai stabilă, o tehnologie mai simplă care permite o mai mare automatizare și capacitatea de a monitoriza vizual izolatoarele defecte.

Mica stă la baza unui grup mare de produse electroizolante. Principalul avantaj al mica este rezistența ridicată la căldură, împreună cu caracteristicile de izolare electrică destul de ridicate. Mica este un mineral natural de compoziție complexă. În electrotehnică se folosesc două tipuri de mica: muscovit KAl 2 (AlSi 3 O 10)(OH) 2 și flogopit KMg 3 (AlSi 3 O 10 (OH) 2. Caracteristicile ridicate de izolare electrică ale micii se datorează neobișnuitului său. structură, și anume stratificarea plăcilor de Mica pot fi împărțite în plăci plane de până la dimensiuni submicronice mica, notăm un tg scăzut, mai puțin de 10 -2, mai mult de 10 12 Ohm m, rezistență la căldură mai mare de 100 kV/mm;

Mica este folosită ca izolație electrică, atât sub formă de plăci subțiri smulse, incl. lipite între ele (mikaniți), și sub formă de hârtie de mica, incl. impregnat cu diverși lianți (mică sau plastice mica). Hartia mica este produsa folosind o tehnologie apropiata de cea a hartiei obisnuite. Mica este zdrobită, pulpa este pregătită și foile de hârtie sunt întinse pe mașini de fabricat hârtie.

Mikaniți au caracteristici mecanice mai bune și rezistență la umiditate, dar sunt mai scumpe și mai puțin avansate din punct de vedere tehnologic. Aplicație: izolarea fantelor și rotației mașinilor electrice.

Sludinite - materiale de foi din hartie mica pe baza de moscovit. Uneori sunt combinate cu un substrat din fibră de sticlă (sticlă-ludinită) sau folie polimerică (filmo-ludinită). Hârtiile impregnate cu lac sau alți lianți au caracteristici mecanice și electrice mai bune decât hârtiile neimpregnate, dar rezistența lor la căldură este de obicei mai mică, deoarece este determinată de proprietăţile liantului de impregnare.

Mica plastice - materiale de foi din hartie mica pe baza de flogopit si impregnate cu lianti. La fel ca mica, ele sunt combinate cu alte materiale. În comparație cu mica, au caracteristici electrofizice puțin mai proaste, dar sunt mai puțin costisitoare. Utilizarea mica și plasticul mic este izolarea mașinilor electrice, izolarea rezistentă la căldură a dispozitivelor electrice.

Aerul este cel mai utilizat gaz în sectorul energetic. Acest lucru se datorează costului scăzut și disponibilității generale a aerului, ușurinței de creare, întreținere și reparare a sistemelor de izolare electrică a aerului și posibilității de inspecție vizuală. Obiecte care folosesc aerul ca izolație electrică - linii electrice, aparate de distribuție deschise, întreruptoare de circuit de aer etc.

Dintre gazele electronegative cu putere electrică mare, cele mai utilizate sunt gaz SF6.. Și-a primit numele de la abrevierea „gaz electric”. Proprietățile unice ale gazului SF6 au fost descoperite în Rusia, iar utilizarea sa a început și în Rusia. În anii 30, celebrul om de știință B.M. Gokhberg a studiat proprietățile electrice ale unui număr de gaze și a atras atenția asupra unor proprietăți ale hexafluorurii de sulf SF6. Rezistența electrică la presiunea atmosferică și un interval de 1 cm este E = 89 kV/cm. Greutate moleculară este 146, caracterizat printr-un coeficient foarte mare de dilatare termică și densitate mare. Acest lucru este important pentru centrale electrice, în care orice părți ale dispozitivului sunt răcite, deoarece cu un coeficient mare de dilatare termică, se formează cu ușurință un flux convectiv, care duc căldura. În afara căldurii proprietăți fizice: punct de topire = -50°C la 2 atm, punctul de fierbere (sublimare) = -63°C, ceea ce înseamnă că poate fi folosit la temperaturi scăzute.

De la alții proprietăți benefice remarcăm următoarele: inerție chimică, netoxicitate, neinflamabilitate, rezistență la căldură (până la 800 ° C), siguranță la explozie, descompunere slabă în descărcări, temperatură scăzută de lichefiere. În absența impurităților, gazul SF6 este complet inofensiv pentru oameni. Cu toate acestea, produșii de descompunere ai gazului SF6 ca rezultat al descărcărilor (de exemplu, într-un eclator sau întrerupător) sunt toxici și activi chimic. Proprietățile complexe ale gazului SF6 au asigurat utilizarea pe scară largă a izolației SF6. În dispozitive, gazul SF6 este de obicei utilizat sub presiunea mai multor atmosfere pentru o mai mare compactitate a centralelor electrice, deoarece rezistența electrică crește odată cu creșterea presiunii. Un număr de dispozitive electrice au fost create și operate pe baza izolației SF6, inclusiv cabluri, condensatoare, întrerupătoare și aparate de comutație compacte (aparatură închisă).

Cel mai comun dielectric lichid în sectorul energetic este uleiul de transformator.

Ulei de transformator- o fracție purificată de ulei obținută în timpul distilării, care fierbe la o temperatură de 300 ° C până la 400 ° C. În funcție de originea uleiului, au proprietăți diferite și aceste proprietăți distinctive ale materiei prime se reflectă în proprietățile uleiului. Are o compoziție complexă de hidrocarburi cu o greutate moleculară medie de 220-340 u.a. și conține următoarele componente principale.

Printre dielectricii lichidi legati de uleiul de transformator în proprietăți și aplicații, este de remarcat uleiurile pentru condensatoare și cabluri.

Uleiuri de condensator. Acest termen combină un grup de dielectrici diverși utilizați pentru impregnarea hârtiei-ulei și izolarea foliei de hârtie a condensatoarelor. Cel mai frecvent ulei de condensator conform GOST 5775-68, acestea sunt produse din ulei de transformator prin purificare mai profundă. Diferă de uleiurile convenționale prin transparență mai mare, valoare tg  mai mică (de peste zece ori). Ulei de ricin de origine vegetala, se obtine din seminte de ricin. Domeniul principal de utilizare este impregnarea condensatoarelor de hârtie pentru funcționare în condiții de impulsuri.
Densitatea uleiului de ricin este de 0,95-0,97 t/m3, punctul de curgere este de la -10 ° C la -18 ° C. Constanta sa dielectrică la 20 ° C este de 4,0 - 4,5, iar la 90 ° C -  = 3,5 - 4,0; tg  la 20° C este egal cu 0,01-0,03, iar la 100° C tg  = 0,2-0,8; Epr la 20°C este 15-20 MV/m. Uleiul de ricin nu se dizolvă în benzină, dar se dizolvă în alcool etilic. Spre deosebire de uleiurile de petrol, uleiul de ricin nu provoacă umflarea cauciucului obișnuit. Acest dielectric aparține dielectricilor lichidi slab polari, rezistivitatea sa în condiții normale este de 108 - 1010 Ohm m.

Uleiuri pentru cabluri concepute pentru impregnarea izolației din hârtie a cablurilor de alimentare. De asemenea, se bazează pe uleiuri din petrol. Ele diferă de uleiul de transformator prin vâscozitate crescută, punct de aprindere crescut și pierderi dielectrice reduse. Dintre mărcile de ulei remarcăm MN-4 (vâscozitate scăzută, pentru umplerea cablurilor de joasă presiune), S-220 (vâscozitate mare, pentru umplerea cablurilor de înaltă presiune), KM-25 (cel mai vâscos).

Al doilea tip de dielectrici lichidi este lichidele cu inflamabilitate scăzută și neinflamabile. Există destul de mulți dielectrici lichizi cu astfel de proprietăți. Cele mai răspândite în energie și inginerie electrică sunt clorobifenili. ÎN literatură străină sunt numiti clorobifenili. Acestea sunt substanțe care conțin un inel dublu benzenic, așa-numitul. un inel di(bi)fenil și unul sau mai mulți atomi de clor atașați la acesta. În Rusia, dielectricii din acest grup sunt utilizați sub formă de amestecuri, în principal amestecuri de pentaclorobifenil și triclorobifenil. Denumirile comerciale ale unora dintre ele sunt „sovol”, „sovtol”, „calorie-2”.

Materialele dielectrice se clasifică și după o serie de caracteristici intraspecifice, care sunt determinate de principalele lor caracteristici: electrice, mecanice, fizico-chimice, termice.

4.2.1 Caracteristicile electrice ale materialelor dielectrice includ:

Rezistența electrică volumetrică specifică ρ, Ohm*m sau conductivitate volumetrică specifică σ, S/m;

Rezistența electrică specifică a suprafeței ρ s, Ohm sau conductivitate specifică a suprafeței σ s cm;

Coeficientul de temperatură al rezistivității electrice TK ρ, ˚С -1;

Constanta dielectrică ε;

Coeficientul de temperatură al constantei dielectrice TKε;

Tangenta de pierderi dielectrice δ;

Rezistenta electrica a materialului E pr, MV/m.

4.2.2 Caracteristicile termice determină proprietățile termice ale dielectricilor.

Caracteristicile termice includ:

Capacitate termica;

Punct de topire;

Punct de înmuiere;

Punct de cădere;

Rezistenta la caldura;

Rezistenta la caldura;

Rezistență la rece - capacitatea dielectricilor de a rezista la temperaturi scăzute, păstrând în același timp proprietățile de izolare electrică;

Rezistența tropicală - rezistența dielectricilor la un complex de influențe externe în climatele tropicale (schimbări bruște de temperatură, umiditate ridicată, radiații solare);

Termoelasticitate;

Punctul de aprindere al vaporilor lichidelor electroizolante.

Rezistența la căldură este una dintre cele mai importante caracteristici ale dielectricilor. În conformitate cu GOST 21515-76, rezistența la căldură este capacitatea unui dielectric de a rezista la expunerea la temperaturi ridicate pentru o perioadă lungă de timp, comparabilă cu perioada de funcționare normală, fără o deteriorare inacceptabilă a proprietăților sale.

Clase de rezistență la căldură. Doar șapte. Ele sunt caracterizate de indicele de temperatură TI. Aceasta este temperatura la care durata de viață a materialului este de 20 de mii de ore.

4.2.3 Proprietăţile de umiditate ale dielectricilor

Rezistența la umiditate este fiabilitatea izolației atunci când se află într-o atmosferă de vapori de apă aproape de saturație. Rezistența la umiditate este evaluată prin modificări ale proprietăților electrice, mecanice și alte proprietăți fizice după ce materialul se află într-o atmosferă cu umiditate ridicată și ridicată; privind umiditatea și permeabilitatea apei; asupra umidității și absorbției de apă.

Permeabilitatea la umiditate este capacitatea unui material de a transmite vapori de umiditate în prezența unei diferențe de umiditate relativă a aerului pe ambele părți ale materialului.

Absorbția de umiditate este capacitatea unui material de a absorbi apă în timpul expunerii prelungite la o atmosferă umedă aproape de o stare de saturație.

Absorbția apei este capacitatea unui material de a absorbi apă atunci când este scufundat în apă pentru o perioadă lungă de timp.

Rezistența tropicală și tropicalizarea echipamentelor – protecția echipamentelor electrice de umiditate, mucegai, rozătoare.

4.2.4 Proprietățile mecanice ale dielectricilor sunt determinate de următoarele caracteristici:

Stresul de rupere sub tensiune statică;

Tensiunea de rupere sub compresie statică;

Tensiunea de rupere în timpul îndoirii statice;

Duritate;

Rezistența la impact;

Rezistenta la scindare;

Rezistenta la rupere (pentru materiale flexibile);

Flexibilitate în numărul de curbe duble;

Proprietăți plastoelastice.

Caracteristici mecanice dielectricii sunt determinate de standardele GOST relevante.

4.2.5 Caracteristici fizico-chimice:

Numărul de acid, care determină cantitatea de acizi liberi din dielectric, care înrăutățește proprietățile dielectrice ale dielectricilor lichidi, compușilor și lacurilor;

Vâscozitatea cinematică și condiționată;

Absorbția apei;

Rezistenta la apa;

Rezistenta la umiditate;

Rezistența la arc;

Rezistență de urmărire;

Rezistența la radiații etc.