2. Tipuri de dielectrice lichide
2.1 Uleiuri uleiuri electroizolante
2.2 dielectrice lichide sintetice
2.3 Rășini naturale
2.4 Uleiuri vegetale
Lista literaturii utilizate
Dielectric (izolator) - o substanță care conduce prost sau nu conduce curent electric deloc. Densitatea încărcăturilor libere în dielectric nu depășește 108 buc / cm3. Proprietatea principală a unui dielectric este capacitatea sa de a polariza într-un câmp electric extern.
Parametrul fizic care caracterizează un dielectric este constanta dielectrică. Condiția dielectrică poate avea o dispersie.
Dielectricii includ aer și alte gaze, sticlă, rășini diverse, materialele plastice sunt în mod necesar uscate. Apa chimică pură este, de asemenea, un dielectric.
1.1 Proprietăți fizice
Acestea includ electrete, piezoelectrice, piroelectrice, feroelastice, feroelectrice, relaxoare și feroelectromagneți. Când se utilizează dielectrice - una dintre cele mai extinse clase de materiale electrotehnice - necesitatea utilizării atât a proprietăților pasive cât și a celor active ale acestor materiale a fost destul de clar definită. Proprietățile pasive ale materialelor dielectrice sunt utilizate atunci când sunt utilizate ca materiale izolatoare electrice și dielectrice de condensatori convenționali. Materiale electroizolante numite dielectrici care nu permit scurgerea de sarcini electrice, adică utilizarea lor separată electric de fiecare alte circuite sau dispozitive vii componente, dispozitive și aparate prin efectuarea, dar nu și părțile vii (de la carcasa de la sol). În aceste cazuri, permitivitatea materialului nu joacă un rol special sau ar trebui să fie cât mai mică posibil pentru a nu introduce capacități parazite în circuite. Dacă materialul este utilizat ca dielectric al unui condensator cu o anumită capacitate și cea mai mică dimensiune, atunci alte lucruri fiind egale, este de dorit ca acest material să aibă o constantă dielectrică mare.
Activ (condus) sunt feroelectrice, piezoelectrice, dielectrice pyroelectrics, electroluminophors, materiale pentru emițătoare și porți în tehnologie laser, electreți et al. Referitor la conductoarele includ materiale cu rezistență electrică specifică <10-5 Ом·м, а к диэлектрикам -- материалы, у которых с> 108 Ohm · m. În același timp, trebuie remarcat faptul că rezistivitatea conductorilor buni poate fi la fel de mică ca 10-8 Ω · m, în timp ce pentru cele mai bune dielectrice poate depăși 1016 Ω · m. Rezistența semiconductorilor, în funcție de structura și compoziția materialelor, precum și de condițiile de funcționare a acestora, poate varia în intervalul 10-5-108 Ωm.
Împreună cu materialele electrice, cererea de materiale dielectrice crește zilnic. Aceasta se datorează creșterii capacității întreprinderilor industriale de stat, a întreprinderilor private și creșterii organizațiilor și instituțiilor publice și de stat. Cererea mare de materiale dielectrice este, de asemenea, asociată cu o creștere a numărului de diverse aparate electrice și echipamente de comunicații [1-3]. În tehnologie, se folosesc diferite tipuri de dielectrice, care sunt fabricate în procesul de prelucrare a resurselor naturale și a materialelor chimice. Materialele dielectrice utilizate în economia națională pot fi clasificate în mod condiționat în forma prezentată în fig. După cum se știe, proprietățile dielectrice ale materialelor sunt determinate de aranjarea atomilor și a moleculelor în rețeaua cristalină. Elementele chimice care alcătuiesc materialul, precum și structura, simetria și gradul de ordine al rețelei cristaline determină atât proprietățile dielectrice ale materialelor, cât și dependența lor de factori externi, inclusiv temperatura.
1.2 Clasificarea materialelor dielectrice
În funcție de acești factori, fiecare material dielectric individual poate să-și prezinte proprietățile izolante în moduri diferite, care determină domeniul aplicării acestuia. Rețineți că în prezent nu există o abordare unificată a evaluării materialelor dielectrice. În această lucrare, informațiile despre materiale dielectrice existente sunt sistematizate, sunt analizate avantajele și dezavantajele acestora. Se prepară o diagramă structurală în care este prezentată clasificarea materialelor dielectrice. Schema sa bazat pe separarea întregului set de materiale dielectrice în funcție de caracteristicile specifice ale metodelor de prelucrare și fabricare a acestora. Dacă luăm în considerare setul de materiale dielectrice prezentate în Fig. atunci putem observa următoarele. Materialele dielectrice, constând din elemente organice și anorganice, sunt utilizate pe scară largă în economia națională.
În știință, materialele chimice anorganice sunt cunoscute sub denumirea de compuși de carbon cu alte elemente. Deoarece carbon are o capacitate ridicată la formarea de compuși chimici, rolul său poate fi văzut în crearea de substanțe cu lanț sau molecule ramificate, care pot fi formate numai din atomi de carbon sau de atomi de carbon între care atomii elementov.K alte materiale dielectrice organice includ:
Odată cu dezvoltarea industriei electrice, fabricarea de materiale dielectrice din minerale se dezvolta în paralel. Tehnologia de fabricare a dielectricilor minerale și a soiurilor lor este atât de îmbunătățită încât aceste materiale dielectrice au început să împingă materialele dielectrice naturale și chimice din cauza ieftinității și a parametrilor dielectrici înalți. Materialele dielectrice minerale includ:
- sticlă (condensator, instalație, lampă, alcalină, alcalină și alte tipuri de sticlă) - o substanță amorfă, un sistem complex de oxizi diferiți. Datorită faptului că sticla include astfel de oxizi ca SiO2, CaO, Al2O3, etc. proprietățile dielectrice ale sticlei sunt îmbunătățite considerabil;
- emaila de sticlă este un material care se aplică într-un strat subțire pe suprafața metalului și a altor obiecte pentru a le proteja de coroziune;
- filamente din fibră de sticlă - fire de sticlă, din care mai târziu țesături țesături de sticlă;
- ghiduri de lumină - viziunea de ghidare a luminii a fibrelor de sticlă, adică un fascicul răsucite din fibre având un miez și o carcasă de pahare de compoziție diferită;
- sital - cristale, care includ silicați;
- materiale ceramice (porțelan, steatit);
- mica (micaniți, mica materiale plastice, mikaleks);
- azbest (azbociment) - numele unui grup de minerale având o structură fibroasă, este un soi fibros al crisolit mineral - 3MgO * 2SiO2 * 2H2O.
Din analiza succintă a materialelor dielectrice se poate vedea diversitatea lor. Trebuie remarcat faptul că, în ciuda unei astfel de varietăți de materiale dielectrice existente, ele nu se pot înlocui întotdeauna. În multe cazuri, domeniul de utilizare a materialelor dielectrice depinde, în principal, pe ieftinătate lor, ușurința de utilizare, svoystv.V minore mecanice și alte unele cazuri, materiale electroizolante utilizate sunt prezentate cele mai diverse cerințe.
În plus față de proprietățile de izolare electrică, proprietățile mecanice, termice și alte proprietăți fizice și chimice joacă un rol important, inclusiv capacitatea materialelor de a suferi anumite tipuri de procesare atunci când fabrică produsele necesare din ele, precum și costul și raritatea materialelor. Prin urmare, pentru diferite aplicații, sunt alese diferite materiale.
2. Tipuri de dielectrice lichide
2.1 Uleiuri uleiuri electroizolante
Uleiul transformator, care este umplut cu transformatoare de putere, din toate materialele electroizolante lichide, găsește cea mai mare aplicație în ingineria electrică. Scopul său este dublu. în primul rând, uleiul, umplerea porilor din izolația fibroasă, precum și golurile dintre firele înfășurărilor și între înfășurările și rezervorul transformatorului, mărește semnificativ rezistența electrică a izolației; în al doilea rând, îmbunătățește eliminarea căldurii generate de pierderile în bobinaje și miezul transformatorului. Numai unele transformatoare de putere și de măsurare sunt efectuate fără umplere cu ulei ("transformatoare uscate"). O altă zonă importantă de aplicare a uleiului de transformator este întreruptorul de ulei de înaltă tensiune.
În aceste aparate, ruperea arcului electric între contactele divergente ale comutatorului are loc în uleiul sau în gazele sub presiune eliberate de ulei sub influența unei temperaturi înalte a arcului; Aceasta ajută la răcirea canalului de arc și la stingerea rapidă. Uleiul transformator este de asemenea utilizat pentru a umple bucșe umplute cu ulei, unele tipuri de reactoare, reostate și alte aparate electrice.
Transformer precum și uleiurile electrice obținute din petrol prin separarea distilare în trepte a anumitor (pentru temperatura de fierbere) alt petrol ( „mineral“) la fiecare fracțiuni pas și impuritățile instabile ulterioare chimice de curățare atentă prin tratarea cu acid sulfuric și apoi cu alcalii, spălarea cu apă și uscarea.
Uleiul transformator este un lichid de la aproape galben închis până la galben închis, în compoziție chimică, care este un amestec de diferite hidrocarburi. Uleiul transformator este un lichid inflamabil. Rezistența electrică a uleiului este o valoare extrem de sensibilă la umezirea acestuia. O cantitate mică de apă în ulei reduce drastic puterea sa electrică. Acest lucru se datorează faptului că apa (aproximativ 80) este semnificativ mai mare decât uleiul (un ulei curat de aproximativ 2,2). Sub acțiunea câmpului electric, picăturile de apă emulsionate în ulei sunt atrase în locuri unde intensitatea câmpului electric este deosebit de ridicată și în cazul în care începe, de fapt, dezvoltarea defecțiunilor. Și mai mult scade dramatic puterea electrică a uleiului, dacă acesta conține, pe lângă apă, impurități fibroase.
Fibrele de hârtie, fire de bumbac, absorb ușor umezeala din ulei, și le măresc în mod semnificativ # 63; r. Sub acțiunea forțelor de câmp, fibrele umezite nu sunt atrase numai în locuri unde câmpul este mai puternic, dar și situat în direcția liniilor de forță, ceea ce facilitează foarte mult defalcarea uleiului.
Uleiurile de cablu sunt utilizate în producția de cabluri electrice electrice; Impregnând izolația de hârtie a cablului, îmbunătățesc puterea dielectrică, și, de asemenea, contribuie la pierderea de caldura alocare. Uleiurile de cabluri vin în diferite tipuri. Pentru impregnarea izolației cablurilor electrice pentru tensiuni de funcționare de până la 35 kV în plumb sau mantaua de aluminiu (cablu cu impregnare vâscos) se aplică clasa uleiului are o vâscozitate cinematică KM-25 nu este mai mică de 23 mm2 / c la 1000C, un punct nu mai mare de minus 100 ° C și punctul de inflamabilitate se toarnă sub + 2200C. Pentru a mări vâscozitatea, se adaugă suplimentar la acest ulei o coloană sau un îngroșător sintetic.
În cablurile uleioase sunt utilizate uleiuri mai puțin vâscoase. Astfel, uleiul MN-4 este utilizat pentru cabluri umplute cu ulei pentru o tensiune de 110-220 kV, timp în care, cu ajutorul alimentatoarelor, se menține o presiune de 0,3 până la 0,4 MPa.
Pentru cablurile de înaltă presiune cu umplutură de ulei (până la 1,5 MPa) pentru tensiuni cuprinse între 110-500 kV, așezate în țevi din oțel, se utilizează ulei special C-200 purificat.
2.2 dielectrice lichide sintetice
Uleiul de ulei este predispus la îmbătrânirea electrică, adică ei își pot degrada proprietățile sub influența unui câmp electric de înaltă tensiune. Pentru a impregna condensatoarele pentru a obține o capacitate crescută în aceste mărimi generale ale condensatorului, este de dorit să aibă un dielectric lichid polar cu o valoare mai mare decât cea a uleiurilor nepolar de ulei Există dielectrice lichide sintetice care sunt superioare uleiurilor izolante din petrol într-un fel. Să luăm în considerare cele mai importante dintre ele.
Hidrocarburile clorurate sunt obținute din diverse hidrocarburi prin înlocuirea unor atomi de hidrogen în moleculele lor cu atomi de clor. Produsele polar de clorurare a difenilului având compoziția generală C12H10-nCLn (n - gradul de clorurare de la 3 la 6) au cea mai largă aplicare.
Bifenilii bifenili posedă # 63; r. crescută în comparație cu uleiurile nepolarizate. În consecință, înlocuirea uleiurilor cu bifenili clorurați în timpul impregnării condensatoarelor reduce volumul condensatorului (la aceeași capacitate electrică) de aproape două ori. Avantajul bifenililor clorurați este neinflamabilitatea acestuia. Cu toate acestea, bifenilii clorurați au dezavantajele lor. Acestea sunt foarte toxice, motiv pentru care utilizarea lor pentru impregnarea condensatoarelor în unele țări este interzisă prin lege. Proprietățile lor de izolare electrică sunt influențate în mare măsură de impurități, a căror prezență afectează pierderea conductivității electrice la temperaturi ridicate. Dezavantajul este, de asemenea, o scădere semnificativă a acestora În consecință, capacitatea de condensatori bifenilici clorurați, impregnată la temperaturi scăzute. Bifenilii blorurați au o viscozitate relativ ridicată, care, în unele cazuri, necesită diluare cu hidrocarburi clorurate mai puțin vâscoase.
Lichidele organice din siliciu au un tg scăzut, higroscopicitatea scăzută și rezistența la căldură crescută. Acestea se caracterizează printr-o dependență slabă a vâscozității de temperatură. Aceste fluide sunt foarte scumpe.
Vaporii unor lichide fluoro-organice au o rezistență electrică mare pentru dielectricii gazoși.
Materialul comparativ ieftin (octol) este un amestec de polimeri de izobutilenă și izomerii săi, având compoziția generală de C4H8 și obținut din produse gazoase de cracare a țițeiului.
2.3 Rășini naturale
Rășina este o rășină friabilă obținută din rășină (rășină naturală de pin), după distilarea constituenților lichizi (terebentină). Rosa constă, în principal, din acizi organici.
Rășina este solubilă în uleiurile de petrol (în special atunci când sunt încălzite) și alte hidrocarburi, uleiuri vegetale, alcool, terpentină și altele.
Temperatura de înmuiere a colofonului este de 50 - 70 ° C. În colofoniu de aer este oxidată treptat, la ce crește temperatura de înmuiere și solubilitatea scade.
Rosina, dizolvată în uleiuri de petrol, este utilizată la fabricarea compușilor de cabluri de impregnare și turnare.
2.4 Uleiuri vegetale
Uleiul vegetal este lichid vâscos obținut din semințe de plante diferite. Dintre aceste uleiuri, uleiurile de uscare, care sunt capabile să treacă într-o stare solidă sub influența încălzirii, iluminării, contactului cu oxigenul în aer și a altor factori, sunt deosebit de importante. Un strat subțire de ulei, turnat pe suprafața oricărui material, se usucă și formează un film dur, lucios, fixat permanent pe pelicula de izolație electrică a substratului. Uscarea uleiurilor este un proces chimic complex asociat cu absorbția unora dintre oxigenul din aer de către ulei.
Rata de uscare a uleiurilor crește odată cu creșterea temperaturii, sub iluminare și, de asemenea, în prezența catalizatorilor pentru reacțiile chimice ale desicantelor de uscare. Ca deshidratanți se utilizează compuși de plumb, calciu, cobalt etc.
Solidificate uleiuri de uscare de film în hidrocarburi grele, cum ar fi uleiul de transformator, insolubil chiar și atunci când este încălzit, astfel încât acestea sunt practic rezistente la petrol, dar hidrocarburi aromatice cum ar fi benzen, acestea sunt mai puțin rezistente. Când este încălzit, filmul întărit nu se înmoaie. Cele mai comune uleiuri de uscare sunt semințele de in și uleiul de tung.
Uleiul de in, de culoare galben auriu, este obținut din semințe de in. Densitatea acesteia este de 0,93-0,94 Mg / m3, punctul de curgere este de aproximativ -20 ° C.
Uleiul de tung (copac) este obținut din semințele de copac tung, care este crescut în Orientul Îndepărtat și Caucaz. Uleiul tung nu este nutritiv și chiar toxic. Densitatea uleiului tung este de 94 Mg / m3. Punctul de curgere este de la 0 la minus 50 ° C.
În comparație cu uleiul de in, uleiul de tung se usucă mai repede. Se usucă chiar mai uniform în stratul gros și oferă un film impermeabil decât linia de in. Uleiurile de uscare sunt utilizate în industria electrică pentru fabricarea de lacuri cu uleiuri electroizolante, lacuri, pentru impregnarea lemnului și pentru alte scopuri. Recent, a existat o tendință de înlocuire a uleiurilor de uscare cu materiale sintetice. Uleiurile fără uscare pot fi utilizate ca dielectric lichid. curent dielectric
Uleiul de ricin este obținut din semințe de ricin; uneori utilizate pentru impregnarea condensatoarelor de hârtie. Densitatea uleiului de ricin 0,95-0,97 MG / m3, punctul de toare de la minus 10 la minus 180С; R este de 4,0 până la 4,5 la o temperatură de 200 ° C; tg 0,23-0,03; EPR = 15-20 MV / m. Uleiul de ricin nu se dizolvă în benzină, dar se dizolvă în alcool etilic.
Lista literaturii utilizate
1. Tamm IE "Bazele teoriei electricității", Moscova, Editura Nauka, ediția principală a fizicii și matematicii, 1976.
2. Sivukhin DV "Curs general de fizică. Volumul 3, electricitate ", Editura Nauka, Moscova, ediția principală de fizică și matematică, 1977.
3. Landau L.D. Lifshitz E.M. "Electrodynamics of Continuous Media", Moscova, Editura de Stat de Literatură Fizică și Matematică, 1959.
4. N.P. Bogoroditsky și altele. Materiale electrotehnice. Editura <Энергия>, L. 1977
5. A.S. Zelichenko și altele. Aranjarea și repararea liniilor de transmisie aeriene și a bucșelor de înaltă tensiune. Editura <Высшая школа>, M. 1985
6. V.V. Bozutkin, etc. Tehnica de stres ridicat. Editura Energoatomizdat, M. 1986
Găzduit pe Allbest.ru
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: