Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 2 (3-е изд., 1987) (1152096), страница 117
Текст из файла (страница 117)
Физические показатели сжиженных газов и о "И 8 и и он оо ю и и,- оо ил йа им '"Й ил Йс[ о йк и и и о, и и и о ч ои ос! 1 и лот и й и ь й Йо и и ии Ъ в КЯ и ич оо е Л!Идиость 4 оя !24,9 59 7О,З 1206 1505 1399,8 808 1!42 424 0,029 0,014 0,120 0,120 0,120 0,146 0,171 0,19 Нел Нез Нг Не Ъ Нг Ог СН1 4,215 3,195 20,38 27,09 85,24 87,27 77,36 90,18 111,7 Гелий Гелий Водород Неон Фтор Аргон Азот Кислород Метан 21 458 88 173 162 197 213 510 0,0!2 О,!9 0,50 1,2 0,92 1,3 1,3 1,047 0.030 1,231 1,19 1,520 1,431 1,48 1,676 180 1,02 1,!О 9,6 14,2 1,09 2,26 1,7 3,42 260 160 190 120 850 880 910 1430 1,21 1,22 рлсстоииио,ии даилеиил.
МПИ о,ш г,а 1,га 1,В 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,1о 8,5 !0,1 14,0 15,0 16,7 10,0 15,0 20,0 24,2 26,7 31,1 19,0 21,5 23,4 34,5 38,0 45,0 27,8 28,0 38,5 45,0 49,5 ЗБ,З 35,9 41,0 47,7 56,2 Апра лй Х га гз ль' мы Рис. 28,5. Пробивное напряжение некипяшего жидкого азота между злектродамн игла-- плоскость (1) н кипящего гелия между электродами шар диаметром 70 мм — плоскость (2). Частота 50 Гц. Давление 0,1 МПа электрического поля значительно превышает макроскопическую, или иониаацин вблизи анапа в жидкости появля1отся электроны. В криогенных жнлкостях электроны не могут оставаться свободными. Взаимодействуя с молекулами жидкости или примесей, онн создшот отрицательные ионы, обладающие большой эффентивной массой и чегко передающие энергию молекулам хащкастн, превращая ее в пар.
Образовавшиеся пузыри очень быстро снижают электрическую прочность жидкости, так как ьх диаметр возрастая, приобретаю размер, определяемый законом Пашена. Этот размер пузырьков можно считать критическим; прн Лальнейшем увеличении размеров пузырьков электрическая нрочность падает. Таким образом, если электрическая энергия, созданная полем, выше или равна теплоте испарения пузырька малого объема, создаются условия, облегчающие пробой жидкости, и электрическая прочность может быть выажена уравнением елр.= ((1„16) (е,г)е.т).
где „вЂ” минимальное напряжение яо кривой Пашена; 6 — минимальный размер возникшего газового пузыря; е 1 — диэлектрическая пронипаемость пара, а е,г — диэлектрическая проницаемость жилкости. Такому пробою не будет предшествовать появление токов эмиссии, как это отмечаетси для гелия при низких давленп- Та бл нц а 28.4. Зависимость пробивного напряжения, кВ, жидкого азота при 50 Гц и 77 К от давления и расстояния межцу сферическими электродами диаметром 62,5 мм электроды-сферы диаметром 1г,в ми. ях. Появленае токов эмиссии в водороде и азоте вследствие перенапряжений, превышаюцгих 100 МВ/м, создает условия для снижения нх электрической прочности.
По-видимому, пробивное напряжение криогенной жидкости при длительном воздействии напряжения будет сближаться с пробивным напряжением плйав при такой же продолжительности выдержки. Подобное явление отмечено для хгидкого азота.
Отмечено, что на электрическую прочность жидкостей при криогенной температуре оказывают влияние слепуюшие факторы: наличие тецлопритока или переохлаждения, наличие примесей, размеры, форма и материал электрадов. конвекционные токи, возможность объединения пузырьков, электрострикция в кипящей жидкости, форма приложенного напряжения, давление, расстояние мелсау электродами. Пробивное напряткение жидкого азота в зависимости от расстояния между сферическими электродами и давления приведено в табл.
28.4, Давление повышали от 0,1 до 0,5 МПа, при этом заметно возрастало пробивное напряжение. Там же приведены ланные для электродов диаметром 12,5 ым при давлении О,! МПа. Пробивное напряжение жидкого азота при 50 Гц и рассгоннин 2 — 15 мм между сферн- 335 Сжоженныз газы (криогенньсе жидкости) 4 28.2 трз Л Х тд зу ТЗ Нпнмненнпппе МЗ/и Гастснннс дннненне, ЬГПн Жалкость пнр 0,1 0,2 О,З 0,4 0,6 19,5 39,7 48 57,5 67 76,5 16 26,5 37 47 57,5 67,5 йуз 1З р Т Зу Ьс гд дптуспмепнпгпсь, мз/м Т а б л и ц а 28.6.
Диэлектрическая проницаемость сжнженных газов Метан Аргон е Т, К ег Кислород Гспня Нсасрсн Т. К Т. К нт ег е Т,К е Т. К Т,К 54,4 58 60 65 70 75 80 85 90 1,7!9 1,712 !.703 1,698 1,694 1,687 1,666 1,537 1,530 1,525 1,520 1,518 1,516 1,590 1,560 1,%4 1,542 1,530 1,518 1,506 1,495 1,484 91,7 %,3 100,7 !04,2 106,7 108,9 1!4,2 82,4 84,3 85,8 87.1 88,5 88,8 64 66 68 70 72 74 76 78 1,05585 1,05715 1,0574 1,0569 1,05% 1,0533 1,0504 1,472 1,466 1,460 1„454 1,448 1,4425 1,438 1,433 1,253 1,250 1,2476 1.243 1,240 1,237 1,233 1,230 14 15 16 17 18 19 20 20,5 1,6 2,0 2,2 2,6 3,0 3,5 4,0 ческнми электродами диаметром 62,5 мм можно представить формулой (/нр — — 35)гс з, где й— расстояние между электродами; (/нр — амплитудное значение пробивного напряжения.
Зависимость пробивного напряжения жидкого азота при электродах игла — плоскость (радиус скруглеюгя иглы 5 мм) от расстояния дана на рис. 28.5 (кривая 1). Здесь при малых расстояниях пробой происходил при отрицательной палуволне на игле, прн больших — на положительной. Испытания импульсным напряжением 1/50 мкс жидкого азата в однородном поле дали импульсную прочность около 62 МВ/м прн межэлектродных расстояниях от 2 до 6 мм.
Коэффициент импульса был в пределах 2,5— 3,5. Подвод тепла в жидкости облегчает образование пузырьков и снижает электрическую прочность. Снижение прочности можно компенсировать повышением давления. Пробивное напряженве жцакога водорода достаточно высоко. Его зависимость от расстоянии приведена на рис. 28.4. В табл. 28.5 дано пробивное напряжение жидкого и парообразного водорода при 20 К в зависимости ст давления.
Зависимость пробивного напряжения кипящего гелия от расстояния для больших зазоров представлена на риг 28.5. Таблица 28.5, Пробивное напряжение, кВ, впшкого и парообразного водорода при 20 К и расстоянии 1,0 мм между сферическими электродами диаметром 62,5 мм Для некипяшего гелия прн расстоянии 2 — ! 5 мм между сферическими электродами диаметром 62,5 мм (/ср определяется выра.
жением: (/ р,=-248' ', где (1нрн, — амплитудное значение напряжения. Для однородного поля прн волне 1/50 мкс и данлсинн 0,1 МПе Енр жидкого гелия равна 54 МВ/м. Такой ана ос- тавалась для расстояния 2 — 6 мм. При этом коэффициент импульса менялся ст 2,5 до 3,5. Увеличение площади электродов (шар диаметром 250 мм — плоскость) снизило электрическую прочность до 25 МВ/м; такой она оставалась при увеличении расстояния до 5 мм. Коэф ициент импульса изменялся от 1,5 до 2. ереохлаждение увеличиваег прочность при настенином напряжении, но длительная электрическая прочность пе увеличивается. Электропроводность сжнженных газов определяется количеством ионов и их подвижностью.
При напряженностях поля, значительно меньших пробивных, образование ионов в Рис. 28.6. Зависимость 186 хсндкого азота (1) н водорода (2) от напряженности электрического поля. Давление 0,6 МПа. Тачка — водород прв 0,17 МПа. Заштрихованы пределы значений, наблюдавшихся в разных опытах Рнс. 28.7. Зависимость 186 технически чистого жидкого азата ат напряженности электрического поля н области давлений 0,17 МПа (1) н 0,2 — 2,1 МПа (2) Спайстпп жогеопплов лри криогенных гет!ерптурах Равд. 28 чистых криогенных жидкостях затруднено, а нх подвижность значительно ниже, чем в газах. По-видимому, ионы могут образовываться только в газовых пузырьках, возникающих в жидкости.
Результаты измерений удельных сопротивлений для жидкостей следующие: водород (1,6 — 5) !О", азот (0,3 — 5) 10!', аРгон (3 — 7) М Х!0!э Ом м. Дяэлектрическая проницасмость сжижснных газов близка к квадрату коэффициента преломления, т. е. вещества характеризуются как неполярные. Изменения диэлектри !вской проницаемости в интервале температур нигке температуры кипения приведены в табл. 28 6. В крногеяных жидкостях при малых напряженностях поля диэлектрические потери незначительны. Однако с увеличением напряженности поля 186 заметно возрастает. Как в чистом и!инком гелии, так и в гелии с примесями при напряженностях меньше 4 — 5 МВ/м при промышленных частотах потерь практически нет.
В более сильных полях !86 )10'-4 и нестабилен. Зависимость 106 ззота и водорода от напряженности и давления при разных условиях испытания наказана на рис. 28.6, 28.7. 28.3. ТВЕРДЬ!Е МАТЕРИАЛЫ В качестве изоляции электрических машин, кабелей, магнитов и других изделий криогенной электротехники обследована большая группа электроизоляционных материалов, приводимых яяже. Для сравнения с отечественными материалами приведены результаты испытаний некоторых зарубеэкных образцов, Брлаги. Йз полиэтиленового волокна: тайник (Туче1!) фирмы Ри Роп1, США, фирмы Ригийача, Японии; из волокон ароматического полиамида: намеке ()Чашек) фирмы Ри Роп(; нз волокон поли-2,6-дифепилпарафенилсноксида: тенакс (Тепах) фирмы Е)ЯРА (АКВР), США.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
