Dielektrikum tulajdonságok, típusok és osztályozás
2. A folyékony dielektrikumok típusai
2.1 Elektromos szigetelő olajok
2.2 Szintetikus folyadék dielektrikumok
2.3 Természetes gyanták
Növényi olajok
A használt irodalomjegyzék
Dielektromos (szigetelő) - olyan anyag, amely rosszul vezet, vagy egyáltalán nem vezet elektromos áramot. Az ingyenes töltéshordozók sűrűsége a dielektrikumban nem haladja meg a 108 db / cm3 értéket. A dielektrikum fő tulajdonsága abban rejlik, hogy képes egy külső elektromos mezőben polarizálni.
A dielektrikumot jellemző fizikai paraméter a dielektromos állandó. A dielektromos állandónak van egy diszperziója.
A dielektrikumok közé tartoznak a levegő és más gázok, üvegek, különböző gyanták, a műanyagok szükségszerűen szárazak. A kémiailag tiszta víz is dielektrikum.
1.1 Fizikai tulajdonságok
Ezek közé tartozik a electrets, piezoelektromos, piroelektromos anyagok ferroelastics, ferroelectrics, és relaxors ferroelectromagnets. Amikor a dielektrikumokat - az egyik legszélesebb körű elektrotechnikai anyagot - az említett anyagok passzív és aktív tulajdonságainak használatának szükségességét egyértelműen meghatározták. A dielektromos anyagok passzív tulajdonságait a hagyományos kondenzátorok elektromos szigetelőanyagaként és dielektrikájaként használják. Villamos szigetelő anyagok úgynevezett dielektrikumok, amelyek nem teszik lehetővé a szivárgás az elektromos töltések, azaz azokat használó elektromosan egymástól elválasztva áramköröket vagy eszközöket élő részek, eszközök és készülékek lefolytatásával, de nem az élő részek (a ház a földre). Ezekben az esetekben a dielektromos állandója az anyag nem játszanak szerepet, vagy legyen a lehető legkisebb, hogy ne hozzájárulnak a program a parazita kapacitások. Ha a használt anyag dielektromos kondenzátor kapacitása meghatározott, és a legkisebb méretű, kívánatos, ceteris paribus, hogy ez az anyag egy nagy dielektromos állandója.
Aktív (vezérelt) vannak ferroelektromos dielektrikumok, piezoelectrics, pyroelectrics, electroluminophors, anyagok kibocsátók és kapuk lézertechnológia, electrets et al. Hasonló a vezetékek közé anyagok fajlagos elektromos ellenállása <10-5 Ом·м, а к диэлектрикам -- материалы, у которых с> 108 Ohm · m. Ugyanakkor meg kell jegyezni, hogy a jó vezetők ellenállása akár 10-8 Ω · m is lehet, míg a legjobb dielektrikumok esetében meghaladhatja az 1016 Ω · m értéket. A félvezetők ellenállása az anyagok szerkezetétől és összetételétől, valamint működési körülményeitől függően 10-5-108 Ωm tartományon belül változhat.
Az elektromos anyagok mellett a dielektromos anyagok iránti igény napról napra növekszik. Ennek oka az állami ipari vállalatok, magánvállalkozások kapacitásának növekedése, valamint az állami és nem állami állami szervezetek és intézmények növekedése. A dielektromos anyagok iránti nagy igény a különböző elektromos készülékek és kommunikációs berendezések számának növekedésével is társul [1-3]. A technológia során különböző típusú dielektrikákat alkalmaznak, amelyeket a természeti erőforrások és a vegyi anyagok feldolgozásának folyamatában gyártanak. Használt a nemzetgazdaságban dielektromos anyagokat lehet nagyjából a bemutatott formában ris.Kak ismert dielektromos anyagok tulajdonságainak határozza meg elrendezése az atomok és a molekulák a kristályrácsban. Kémiai elemek belépő összetételének az anyag és a szerkezet, a mértéke az rend és szimmetria a kristályrács úgy definiáljuk, mint a dielektromos anyagok tulajdonságainak és azok függés a külső tényezők, beleértve a hőmérsékletet.
1.2 A dielektromos anyagok osztályozása
E tényezõktõl függõen minden egyes dielektrikum különbözõ módon képes izolálási tulajdonságait meghatározni, amelyek meghatározzák annak alkalmazási területét. Megjegyezzük, hogy jelenleg nincs egységes megközelítés a dielektromos anyagok értékeléséhez. Ebben a cikkben a meglévő dielektromos anyagokra vonatkozó információkat rendszerezték, azok előnyeit és hátrányait elemezték. Olyan szerkezeti diagramot készítünk, amelyben bemutatjuk a dielektromos anyagok osztályozását. A rendszer az egész dielektromos anyag szétválasztására épül, feldolgozó- és gyártási módszereik sajátosságai szerint, ha figyelembe vesszük a 3. ábrán bemutatott dielektromos anyagok készletét. akkor megjegyezzük a következőket. A szerves és szervetlen elemekből álló dielektromos anyagokat széles körben használják a nemzetgazdaságban.
A tudományban a szervetlen kémiai anyagok más elemekkel rendelkező szén-vegyületek. Mivel a szén magas képes képződését kémiai vegyületek, szerepe látható létrehozása anyagok vagy elágazó láncú molekulák, amelyek kialakíthatók kizárólag szénatomok vagy szénatomok között, amely elementov.K atomok más szerves dielektromos anyagok közé tartoznak:
Az elektromos ipar fejlesztésével párhuzamosan fejlődött az ásványi anyagokból származó dielektromos anyagok gyártása. Az ásványi dielektrikumok és azok fajtáinak gyártási technológiája annyira javult, hogy ezek a dielektromos anyagok kímélik a természetes és kémiai dielektromos anyagokat az olcsóság és a magas dielektromos paraméterek miatt. Ásványi dielektromos anyagok a következők:
- üveg (kondenzátor, installáció, lámpa, alkáli, lúgos és más üveg) - amorf anyag, amely összetett oxigénrendszer. Mivel az üveg olyan oxidokat tartalmaz, mint a SiO2, CaO, Al2O3 stb. az üveg dielektromos tulajdonságai jelentősen javulnak;
- az üveg zománc olyan anyag, amelyet vékony rétegben fém és más tárgyak felületén alkalmaznak annak érdekében, hogy megvédje őket korróziótól;
- üvegszálas üvegszálak, amelyek későbbi szövésű üvegszálak;
- fényvezetők - az üvegszálak fényvezető nézete, azaz egy magból és egy különféle összetételű pohár héjból csavart kötegek;
- sital kristályok, amelyek szilikátokat tartalmaznak;
- kerámia anyagok (porcelán, steatit);
- csillám (mikanites, mica plastics, mikaleks);
- azbeszt (azbesztcement) - a neve egy csoport ásványi anyagok, amelyek rostos szerkezet, egy szálas különböző ásványi krizotil - 3MgO Termék * 2SiO2 * 2H2O.
A dielektromos anyagok bemutatott rövid áttekintéséből láthatjuk sokszínűségüket. Meg kell jegyeznünk, hogy a létező dielektromos anyagok ilyen sokfélesége ellenére nem mindig helyettesíthetik egymást. Sok esetben a körét használata dielektromos anyagok elsősorban attól függ, hogy az olcsóság, a könnyű használat, mechanikai és egyéb kisebb svoystv.V egyes esetekben használt elektromos szigetelő anyagok kerülnek bemutatásra a legkülönbözőbb követelményeknek.
Amellett, hogy a villamos tulajdonságait a fontos szerepet játszott a mechanikai, termikus és egyéb fizikai és kémiai tulajdonságok, beleértve a képességét, az anyagok alávetett egyik vagy másik típusú kezelés a gyártása e termékek van szüksége, valamint a költségek és a szűkös anyagok. Ezért különböző alkalmazásokhoz különböző anyagokat választanak ki.
2. A folyékony dielektrikumok típusai
2.1 Elektromos szigetelő olajok
A transzformátorolaj, amely tele van erőátalakítóval, minden folyékony elektromos szigetelő anyagból a legnagyobb alkalmazást találja az elektrotechnika területén. Célja kettős. először, az olaj, a pórusokat a rostos szigetelésben, valamint a tekercsek huzaljai és a tekercsek és a transzformátor tartálya közötti rések jelentősen növeli a szigetelés elektromos szilárdságát; másrészt javítja a tekercsekben és a transzformátor magjában keletkező veszteségek által okozott hő eltávolítását. Csak néhány teljesítmény- és mérőátalakítót végeznek olajtöltet nélkül ("száraz transzformátorok"). A transzformátorolaj egyik fontos alkalmazási területe a nagyfeszültségű olaj megszakítók.
Ezekben a készülékekben az elektromos ív megszakadása a kapcsoló divergáló érintkezői között az olajban vagy az olaj által kibocsátott nyomás alatt lévő gázokban magas ívhőmérséklet hatására történik; Ez segít az ívcsatorna hűvözésében és gyorsan lecsapolni. A transzformátorolajat olajos tömlők, bizonyos típusú reaktorok, reosztátok és egyéb elektromos készülékek töltésére is használják.
Transzformátor valamint más ásványolaj ( „ásványi”) elektromos nyert olajok ásványolaj által lépésenként desztillációs elválasztása bizonyos (a forráspont hőmérsékletén) minden egyes lépésben frakciókat és az ezt követő gondos tisztítása kémiai instabil szennyezéseket kénsavval kezelve, majd lúggal, mosással és szárítással.
A transzformáló olaj egy kémiai összetételben szinte színtelen vagy sötét sárgás, amely különböző szénhidrogének keveréke. A transzformátorolaj gyúlékony folyadék. Az olaj elektromos szilárdsága olyan érték, amely rendkívül érzékeny a nedvesítésére. Az olajban kis mennyiségű víz drasztikusan csökkenti az elektromos erősségét. Ez azért van, mert a víz (körülbelül 80) sokkal magasabb, mint az olaj (kb. 2,2 tiszta olaj). Az elektromos tér hatása alatt az olajban emulgeált olajcseppeket olyan helyekre vonják be, ahol az elektromos tér intenzitása különösen nagy, és ahol valójában a bontás fejlődése kezdődik. Még drasztikusabban csökkenti az olaj elektromos szilárdságát, ha a víz mellett rostos szennyeződéseket is tartalmaz.
Papír rostok, pamutfonal, hogy könnyen felszívja a nedvességet az olajat, és jelentősen növelték # 63; r. A mező erők nedvesített szálak nem csak hívni a helyeken, ahol a mező erősebb, de található az irányt a erővonalak, ami nagyban megkönnyíti a bontást az olaj.
Kábel olajokat használnak a termelés elektromos kábelek; Impregnálás a papír szigeteléssel a kábel, akkor javítsa a dielektromos szilárdság, valamint hozzájárul a hőveszteség elosztás. Kábel olajok jönnek a különböző típusokat. Az impregnáláshoz a szigetelés tápkábelek az üzemi feszültség 35 kV-ig, a vezető vagy alumínium köpeny (kábel viszkózus impregnáló) vonatkozik olajfajtával kinematikus viszkozitása KM-25 nem kisebb, mint 23 mm2 / C 1000C, dermedéspontja legfeljebb mínusz 100 ° C és a lobbanáspont alább + 2200S. Viszkozitásának növelésére ezt az olajat is adunk a gyanta vagy szintetikus sűrítő.
Az olajjal töltött kábelek használata kevésbé viszkózus olaj. Így, MH-4 márka használt olaj olajjal töltött kábelek feszültség 110-220 kV, amelyben működés közben keresztül táplálja támogatott eszközök túlnyomás 0,3-0,4 MPa.
A magas nyomású olajjal töltött kábelek (1,5 MPa) feszültségen 110-500 kV, meghatározott acélcsövek, használt különösen gondosan tisztított olajat grade C-200.
2.2 szintetikus folyékony dielektrikumok
Kőolaj hajlamosak a villamos öregedés, azaz ezek képesek lebontani a tulajdonságait, amelyek a magas elektromos tér intenzitását. Impregnálás a kondenzátorok annak érdekében, hogy egy nagy kapacitású adat teljes mérete a kondenzátor a kívánatos, hogy egy poláris folyékony dielektrikum magasabb, mint nem-poláros kőolajat értéke # 63; R jelentése szintetikus folyékony dielektrikumok különböző tulajdonságok kiváló elektromos szigetelő olaj olaj. Tekintsük a legfontosabb ezek közül.
Klórozott szénhidrogének származnak különböző szénhidrogén helyett a molekulájukban, néhány (vagy akár az összes) hidrogénatom klóratomok. A legszélesebb körben alkalmazott poláros termékek klórozásával bifenil, amelynek általános összetételű S12N10-nCLn (n - klórozási foka 3 és 6).
Klórozott bifenilek van # 63; r. emelkedett, mint a nem-poláros kőolajat. Ezzel a helyettesítő olajoknak klórozott bifenilek impregnált kondenzátorok csökkenti a hangerőt a kondenzátor (ugyanazon a kapacitás) majdnem 2-szer. Klórozott bifenilek előnye, hogy nem gyúlékony. Azonban a klórozott bifenilek megvannak a hátrányai. Ezek nagyon mérgező, ezért ezek alkalmazása impregnáló kondenzátorok, néhány országban törvény tiltja. Az elektromos tulajdonságai nagymértékben befolyásolta a szennyezések, akiknek a jelenléte befolyásolja a veszteségeket az elektromos vezetőképesség emelt hőmérsékleten. A hátránya az is, hogy jelentős mértékben csökken a # 63; R, és ezért kapacitása kondenzátorok impregnált klórozott bifenilek alacsonyabb hőmérsékleten. Klórozott bifenilek viszonylag nagy viszkozitású, néhány esetben szükségessé teszi a híg őket kevésbé viszkózus klórozott szénhidrogének.
Silicon szerves folyadékok alacsony tg, alacsony higroszkóposság és a magasabb hőállóság. Jellemzőjük a gyengén fejeződik függését viszkozitás hőmérséklet. Ezek a folyadékok nagyon drágák.
Párok néhány ftoroorganicheskih folyadékok magas dielektromos szilárdság gáznemű dielektrikumokra.
Viszonylag olcsó belföldi anyag (oktol) keveréke polimerek izobutilén és izomerjei, amelyek az általános összetétele C4H8 és gáznemű termékek származó olajkrakkolás.
2.3 Természetes gyanták
Rosin - rideg műgyantából nyert illóolaj (természetes fenyőgyanta) végzett ledesztillálása után a folyékony komponenseket (terpentin). Rosin elsősorban áll szerves savak.
Rosin oldható petróleum olajok (különösen a fűtés), és egyéb szénhidrogének, növényi olajok, alkohol, terpentin és más.
A lágyuláspont rozin 50 - 700C. A levegő kolofónium fokozatosan oxidáljuk, amit lágyulási hőmérséklet-emelkedés és az oldhatóság csökken.
Rosin, feloldjuk kőolajat, gyártásához használt a impregnáló és kiöntés kábel vegyületek.
2.4 Növényi olaj
Növényi olajok - a viszkózus folyadék nyert magok különböző növények. Mivel ezek az olajok különösen fontos száradó olajok mellett képes a hő hatására, fény, érintkezés légköri oxigén és egyéb tényezők bemegy a szilárd állapotban. Egy vékony réteg olajat öntjük a felületre bármilyen anyagból, megszárítja és alkot szilárd, fényes, erősen tapad a szubsztrátumhoz egy villamosan szigetelő film. Kencék egy komplex kémiai folyamat, amelyben egy bizonyos mennyiségű olajat felszívódását oxigén levegőből.
olajok száradási sebesség növekszik a hőmérséklet növekedésével, ha megvilágított, valamint a katalizátorok jelenlétében kémiai reakciók szárítás - szárító. Mint szárítőszer használt ólomvegyületeket, kalcium-, kobalt- és mások.
Megszilárdított film száradó olajok a nehéz szénhidrogéneket, mint a transzformátor olaj, oldhatatlan még melegítve sem, úgy, hogy azok gyakorlatilag olaj-ellenálló, de az aromás szénhidrogének, például benzol, ezek kevésbé ellenálló. Amikor melegítjük, keményített film nem lágyított. A leggyakoribb száradó olajok - lenmag és tung.
A lenmagolaj aranysárga - sárga szín nyert lenmag. A sűrűsége 0,93-0,94 mg / m3, dermedéspont - körülbelül 200 ° C.
Tung (fa) olaj nyerik a magokat az tung fa is tenyésztették a Távol-Keleten és a Kaukázusban. Tung olaj nem ehető és mérgező. tungolaj Sűrűség - 94 mg / m3. dermedéspont - 0 és mínusz 50 ° C.
Összehasonlítva lenmagolaj és tung gyorsabban szárad. Ez még egy vastag szárad egyenletesebben és ad egy vízálló film, mint a lenmag. Kencék használnak a villamos iparban a termelés villamos szigetelő lakkok, lakkozott ruhával, telítve fa és egyéb célokra. Az utóbbi időben egy olyan tendencia, hogy a száradó olajokat helyett szintetikus anyagok. A nem száradó olajok lehet használni, mint a dielektromos folyadékok. Az elektromos áram szigetelő
Ricinusolaj nyert a magokat a ricinus; Néha használják az impregnáló papír kondenzátorok. ricinusolaj Sűrűség 0,95-0,97 mg / m3, dermedéspontja mínusz 10 mínusz 180C; # 63; r egyenlő 4,0-4,5 hőmérsékleten 200C; tg # 63; # 63; 0,01-0,03, APW = 15-20 MV / m. Ricinusolaj nem oldódik a benzin, de oldódik etanolban.
Listája használt irodalom
1. IE Tamm „Alapjai a villamosenergia-elméletét”, Moszkva, „Nauka” jelentős felülvizsgálata fizikai és matematikai irodalom 1976
2. DV sivukhin „Az általános kurzus a fizika. 3. kötet, villany „Moszkva,” Nauka”jelentős felülvizsgálata fizikai és matematikai irodalom 1977
3. Landau EM Lifshitz, „Elektrodinamikája Folyamatos Media”, Moszkva, állam Könyvkiadó Fizikai és matematikai irodalom, 1959
4. NP Virgin és mtsai. Elektrotechnikai anyagok. kiadó <Энергия>, L. 1977
5. AS Zelichenko et al., Javítása berendezés elektromos légvezetékek és nagyfeszültségű perselyek. kiadó <Высшая школа>, M. 1985
6. VV Bozutkin et al. High Voltage berendezések. Kiadó Energoatomisdat, M. 1986
Helyezni Allbest.ru