Электроизоляционные материалы (диэлектрики)

Категория:
Пластмассы


Электроизоляционные материалы (диэлектрики)

Диэлектрики в отличие от проводников и полупроводников используются в технике для изоляции токоведущих частей электрических устройств и аппаратов. Электропроводность их при обычных условиях весьма мала, но в процессе эксплуатации свойства изоляционных материалов могут меняться, например, при изменении частоты и напряжения тока.

Для оценки свойств диэлектриков служат такие характеристики, как диэлектрическая проницаемость, электропроводность, диэлектрические потери и электрическая прочность.

Поляризация и диэлектрическая проницаемость. В диэлектриках под воздействием электрического поля происходит поляризация, т. е. смещение зарядов относительно друг друга, ориентация молекул и ионов по направлению поля. В результате поляризации на поверхности материала образуются заряды разных знаков, поэтому диэлектрик можно рассматривать как конденсатор. Способность диэлектрика поляризоваться и образовывать емкость характеризуется диэлектрической проницаемостью е, представляющей собой отношение емкости конденсатора с данным диэлектриком к емкости конденсатора с вакуумом между электродами. Диэлектрическая проницаемость зависит от природы диэлектрика, температуры, наличия в нем примесей, а также от частоты и напряженности поля.

Диэлектрическая проницаемость обычных диэлектриков типа слюды, фарфора и других составляет 5—8.

Электропроводность диэлектриков при обычных условиях является ничтожно малой. Она имеет ионный характер, так как обусловлена перемещением ионов примесей или ионов основного материала. Вместе с тем при некоторых условиях, например при увеличении напряженности поля, повышении температуры, наряду с ионной может возникать и электронная проводимость.

Проводимость диэлектриков может быть сквозной и поверхностной, т. е. электрический ток может проходить как через толщу диэлектрика, так и по тонкому поверхностному слою влаги. Объемная и поверхностная электропроводности оцениваются обратными величинами — удельным объемным р„ и поверхностным ps сопротивлениями. Удельное сопротивление диэлектриков зависит от химического состава, наличия примесей, температуры и влажности окружающей среды и напряженности электрического поля.

Диэлектрические потери представляют собой энергию электрического поля, рассеиваемую в диэлектрике и вызывающую его нагрев. Они обусловлены токами утечки и поляризационными токами.

Рассматривая диэлектрик как конденсатор, включенный параллельно с основной электрической цепью, можно считать, что ток в нем опережает напряжение на 90°. Вместе с тем из-за потерь в диэлектрике в цепи наряду с током конденсатора возникает активный ток, совпадающий по фазе с напряжением. Суммарный ток будет опережать напряжение на угол <р, меньший 90°.

Диэлектрические потери характеризуют не только рассеяние энергии, они приводят к нагреву изолирующих материалов и к последующему тепловому разрушению их.

Электрическая прочность представляет собой свойство диэлектрика выдерживать высокие напряжения без пробоя и характеризуется пробивной напряженностью Епр, выражаемой в кв/см или в кв1мм. Пробой по физической сущности может быть тепловым и электрическим. Электрический пробой является результатом высокой электронной проводимости, появляющейся в диэлектрике вследствие ударной ионизации, осуществляемой электронами под действием электрического поля высокой напряженности. Тепловой пробой происходит в результате термического разрушения материала, вызванного нагревом вследствие резкого возрастания диэлектрических потерь.

Электрическая прочность воздуха равна 30 кв/см\ жидких диэлектриков 70—250 кв/см-, смол, пластмасс и резины 60—400 кв/см-, керамики, стекла, слюды 100—800 кв/см.

Диэлектрики делятся на органические и неорганические, а также на газообразные, жидкие и твердые.

К неорганическим относятся диэлектрики газообразные: воздух, азот, водород, фреон (CCI2F2) и элегаз (SF6); минеральные: слюда, миканит, микалекс, мрамор, асбест, кварц; керамические: электрофарфор, радиофарфор, ультрафарфор, радиостеатит,

алюминоксид, а также стеклянная изоляция. К органическим относятся жидкие диэлектрики: трансформаторное и кабельное мйсло, совол, кремнийорганическая и фторорганическая жидкости; воскообразные диэлектрики: парафин, церезин, гало-вакс, олеовакс; смолы: шеллак, канифоль, эфиры целлюлозы, полиэтилен, полистирол, фторопласт, полихлорвинил, эпоксидная и другие пластмассы: гетинакс, текстолит, стеклотекстолит, асботекстолит; лаки и компаунды; каучуковые материалы; волокнистая изоляция.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум