Учебное пособие по материалке от Дистанционщиков, страница 13

Кривая тангенса угла диэлектрических потерь притемпературе максимума проходит через минимум.Увеличение давления от 60 до 800 мм.рт.ст. увеличивает пробивное напряжениена 200-300%. Добавка к жидкости частиц вещества с диэлектрической проницаемостьюбольшей, чем у жидкости, приводит к росту тока в несколько раз.Пробой твердых диэлектриковВтвердыхдиэлектриках,нарядусэлектрическим,тепловымиэлектрохимическим пробоем возможны также ионизационный, электромеханическийи электротермический механизм пробоя.Ионизационный пробой можно наблюдать в полимерных диэлектриках,содержащих газовые поры, в которых развиваются процессы ионизации, такназываемые частичные разряды. В результате электронно-ионной бомбардировкистенок пор и действии оксидов азота и озона полимер изменяет химический состав имеханически разрушается.Электромеханический пробой характерен для хрупких диэлектриков ипористых керамик.

Он возникает в результате механического разрушения из-заразвития микротрещин под действием разрядов в газовых включениях, которыеобразуют перегретые области диэлектрика.Электротермический пробой - механическое разрушение полимера привысоком напряжении в результате того, что полимер находится в высокоэластичномсостоянии.Причинойявляетсяуменьшениетолщиныдиэлектрикаиз-заэлектростатического притяжения электродов под действием высокого напряжения.Вопросы для самопроверкиВопрос. Что называется пробивным напряжением?Ответ. Минимальное напряжение, приложенное к диэлектрику, и приводящее кобразованию в нем проводящего канала, называется пробивным напряжением.Вопрос.

Что называется коэффициентом импульса?Ответ. Отношение импульсного пробивного напряжения к его статическомузначению больше единицы и называется коэффициентом импульса.Вопрос. Что называется кривой жизни электрической изоляции?60Ответ. Зависимость пробивного напряжения от времени приложения напряженияназывают кривой жизни электрической изоляции.Вопрос. С чем связано снижение пробивного напряжения изоляции от времени?Ответ. Снижение пробивного напряжения от времени происходит из-заэлектрического старения изоляции - необратимых процессов под действием тепла иэлектрического поля.Вопрос. Что называется электрической прочностью?Ответ. Электрической прочностью называют напряженность электрического поляпри пробое изоляции в однородном электрическом поле.Вопрос.

В чем состоит явление электрического пробоя?Ответ. Электрический пробой - разрушение диэлектрика, обусловленное ударнойионизацией электронамииз-за разрыва связей между атомами, ионами илимолекулами.Вопрос. От чего зависит главным образом электрическая прочность приэлектрической форме пробоя?Ответ. Электрическая прочность при электрическом пробое зависит главнымобразом от внутреннего строения диэлектрика.Вопрос.

От чего не зависит электрическая прочность при электрической формепробоя?Ответ. Электрическая прочность практически не зависит: от температуры; частотыприложенного напряжения; геометрических размеров образца.Вопрос. При каких условиях возможен электротепловой (тепловой) пробой?Ответ. Электротепловой (тепловой) пробой возможен, когда выделяющееся вдиэлектрике за счет электропроводности или диэлектрических потерь тепло(тепловыделение) становится больше отводимой теплоты.Вопрос. Время протекания теплового пробоя.Ответ.

Тепловой пробой обычно происходит в течение 10-2-–10-3с.Вопрос. Какие факторы обуславливают снижение электрической прочности притепловой форме пробоя?Ответ. Электрическая прочность при тепловом пробое уменьшается: приувеличении температуры; при увеличении времени выдержки образца поднапряжением; при увеличении толщины диэлектрика из-за ухудшения теплоотвода отвнутренних слоев.Вопрос.

Чем обусловлен электрохимический пробой?Ответ. Вызывается изменением химического состава и структуры диэлектрика врезультате электрического старения.Вопрос. Объясните характер зависимости электрической прочности газа отдавления.Ответ. Электрическая прочность при давлении больше нормального растет всвязи с уменьшением длины свободного пробега электронов и уменьшением61вероятности актов ионизации. Возрастание Епр при малых давлениях связано суменьшением вероятности столкновения электронов с молекулами газа из-за малойплотности газа.Вопрос. Какие факторы влияют на электрический пробой жидких диэлектриков?Ответ. На электрический пробой жидких диэлектриков влияют многие факторы, кчислу которых относятся: материал электродов; примеси; загрязнение жидкости;дегазация жидкости и электродов; длительность воздействия напряжения; скоростьвозрастания напряжения и его частота; температура, давление.Вопрос.

Какие виды пробоя возможны в твердых диэлектриках?Ответ. В твердых диэлектриках, наряду с электрическим, тепловым иэлектрохимическим пробоем возможны также ионизационный, электромеханический иэлектротермический механизм пробоя.Вопрос. В каких материалах можно наблюдать электромеханический пробой?Ответ. Электромеханический пробой характерен для хрупких диэлектриков ипористых керамик. Он возникает в результате механического разрушения из-заразвития микротрещин под действием разрядов в газовых включениях, которыеобразуют перегретые области диэлектрика.Вопрос. Что представляет собой электротермический пробой?Ответ. Электротермический пробой - механическое разрушение полимера привысоком напряжении в результате того, что полимер находится в высокоэластичномсостоянии.Причинойявляетсяуменьшениетолщиныдиэлектрикаиз-заэлектростатического притяжения электродов под действием высокого напряжения.62Диэлектрические материалыМеханические, термические и физико-химическиесвойства диэлектриковФизико-химические свойства диэлектриковФизико-механические, электроизоляционные и химические свойства многихдиэлектрических материалов в значительной степени зависят от их способностипоглощать влагу из окружающей среды.

Это связано с гигроскопичностью материалови их влагопроницаемостью, т.е. способностью пропускать через себя влагу.Влагостойкость диэлектрика, т.е. устойчивость его параметров таких какудельное электрическое сопротивление, тангенс угла диэлектрических потерь,электрическая прочность, сопротивление изоляции и др.

определяется при воздействиина него влажной атмосферы, имеющей параметры, задаваемые эксплуатационнымихарактеристиками материала (или изделия) и действующими стандартами напроведение соответствующих испытаний. Вместе с тем оценивают влагопоглощениеисследуемого образца,%Wа= 100 (mt−m) / m,где m − начальная масса образца, mt − масса образца после его выдержки втечение времен и t во влажной атмосфере.Водостойкость и водопоглощение определяют также по измению указанныхпараметров диэлектрика после (или в процессе) выдержки его в дистиллированнойводе.Для электро- и радиоэлектронного оборудования, используемого в условияхтропического климата важно оценить способность электроизоляционных материаловработать при сочетании высокой влажности воздуха и повышенной температуры. Вусловиях тропического климата материалы могут подвергаться также воздействиюинтенсивной солнечной радиации, грибковой плесени, насекомых и грызунов, а вприморских районах воздействию соленых туманов.

Поэтому материалы,предназначенные для работы в условиях влажного тропического климата, должныпроверяться на способность к сохранению электроизоляционных и физикомеханических свойств в заданных пределах.Надежная работа диэлектриков в различном оборудовании в указанных условияхдолжна обеспечиваться не только выбором соответствующих материалов, но ииспользованием специальной защиты от проникновения влаги как для материалов икомпонентов на их основе, так и для всего оборудования в целом (гидрофобизациязащитными покрытиями и оболочками, капсулирование и др. виды герметизации).Необратимые изменения структуры диэлектриков могут происходить привоздействии ионизирующих излучений.

Этот процесс называют радиолизом. Могутизменяться в зависимости от вида диэлектрика химическая стойкость, механические иэлектрическиесвойства. Необратимые изменениямеханических свойств поддействием излучений во многих случаяхопределяют электрические параметрыдиэлектриков. С влиянием ионизирующих излучений на различные виды диэлектриковможно ознакомиться по разделу «Радиационные свойства диэлектриков»настоящего учебника.63Термические свойства диэлектриковДопустимая рабочая температура диэлектрика определяется совокупностьюважнейших термических свойств материала к которым относятся теплопроводность,теплоемкость, плавление и размягчение материала, тепловое расширение,нагревостойкость, стойкость к термоударам.Теплопроводность − процесс переноса теплоты от более нагретых частей к менеенагретым, приводящий к выравниванию температуры.

Теплота, выделяющаяся изнагретых проводников, магнитопроводов и в электрической изоляции вследствиедиэлектрических потерь переходит через различные материалы в окружающую среду.Теплопроводностьхарактеризуетсякоэффициентомтеплопроводностиматериалаλ [Вт/(м⋅К) или Вт/(м⋅°С)]Для справки приведем коэффициент теплопроводности некоторых материалов λ[Вт/(м⋅К]:воздух − 0,05; гетинакс− 0,35; фарфор− 1,6; кристаллический кварц− 12,5; окисьмагния−30; кремний− 80; медь−390; серебро− 415.Теплоемкость определяет количество теплоты, необходимое для нагревания (илиохлаждения) вещества определенной массы до заданной температуры. ТеплоемкостьС [Дж/(кг⋅K)] входит в уравнениеQ=Cm(T-T0),где Q− количество тепла, необходимое для нагрева тела с массой m оттемпературы Т0 до Т.При нормальных температурах удельная теплоемкость некоторых группдиэлектриков имеет значения (Дж/(кг⋅K)): щелочные и алюмосиликатные стекла −300÷1000; электротехнический фарфор и стеатит − 800÷900; органические полимеры −1200÷2200; нефтяные электроизоляционные масла− 1800÷2500; вода− 4200.Температура плавления Тпл (К) является характерным параметром для твердыхкристаллических диэлектриков.Температура размягчения Тразм (К), определяемая по специальной методике (поВику или Мартенсу), характеризует переход аморфных материалов в определенноминтервале температур из твердого состояния в жидкое.Термическое расширение оцениваетсятемпературным коэффициентомлинейного расширенияТКl=1/l⋅dl/dT (K-1)и температурным коэффициентом объемаТКV=1/V⋅dV/dT (K-1).Отметим, что ТКV=3ТКl.

У большинства диэлектриков значение ТКl изменяется впределах (0,3÷20) ⋅10 К-1. Кварцевое стекло имеет очень малое значение ТКl (5,5⋅10—7),поэтому оно не разрушается при резких перепадах температур.Нагревостойкость(согласно определению Б.М Тареева) это способностьэлектроизоляционного материала (или электроизоляционной конструкции) безповреждения и без существенного ухудшения практически важных свойстввыдерживать воздействие повышенной температуры как кратковременно, так идлительно (в течение времени, сравниваемого с нормальной продолжительностьюэксплуатации данного изделия).электротехнической комиссииСогласно рекомендациям Международнойэлектроизоляционные материалы для электрических машин, трансформаторов иаппаратов по наибольшим допустимым рабочим температурам делятся на 7 основных64групп при работе этих материалов в нормальныхданного вида электрооборудования:КласснагревостойкостиНаибольшаярабочаятемпература,°Сэксплуатационных условиях дляYAEBFHC90105120130155180>180К классу Y относятся материалы на основе целлюлозы, шелка, поливинилхлорид,если они не пропитаны и не погружены в жидкий диэлектрик.К классу А относятся те же самые органические волкнистые волокнистыематериалы, пропитанные лаками, компаундами или погруженные в жидкий диэлектрик.К классуЕ относятся пластические массы с органическим наполнителем ифенолоформальдегидные,эпоксидные,термореактивнымсвязующим.Этополиэфирные и полиуретановые смолы и компаунды на их основе, слоистыепластики−гетинакс, текстолит, полиэтилентерефталатные пленки и др.

Следовательно,первые три класса − это преимущественно чисто органические электроизоляционныематериалы.К классу B относятся те же материалы, что и в классе Е, но с содержаниемнеорганических компонентов например стеклоткани, стеклотекстолитынатермореактивных смолах, эпоксидные компаунды с неорганическими наполнителями,большинство миканитов и т.п.К классу F относятся материалы класса В с применением органическихсвязующих и пропитывающих материалов повышенной нагревостойкости: эпоксидных,кремнийорганических и др.К классу H относятся материалы, в которых использованы кремнийорганическиесмолы повышенной нагревостойкости.К классу С относятся чисто неорганические материалы, не содержащие клеящихили пропитывающих органических составов: стекло, кварц, непропитанный асбоцементи др..