Краткие теоретические сведения. Сравнительная характеристика органических диэлектриков

Сравнительная характеристика органических диэлектриков

Практическое занятие №2

Порядок выполнения

1. Дополнить таблицу 1 определениями, формулами, величинами и единицами их измерения, примерами.

2. Решить задачу следующего содержания: пользуясь справочными данными, определить общее сопротивление медного проводника согласно варианту задания.

Таблица 2

Вариант задания
Длина проводника, м	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4
Площадь поперечного сечения проводника, м^2	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0

Контрольные вопросы

1. Из чего состоят вещества?

2. Какие виды химической связи вы знаете?

3. Чем отличаются аморфные вещества от кристаллических?

4. Как классифицируются материалы по поведению в электрическом поле?

Рекомендуемая литература: (1) стр.32 – 52; (2) стр.45 – 59.

Цель работы: систематизировать знания о свойствах и характеристиках органических диэлектриков.

Задачи:

- изучить основные физико-химические, тепловые и электрические характеристики органических диэлектриков;

- заполнить таблицу основных характеристик органических диэлектриков;

- проранжировать данные материалы по электрической прочности.

К органическим диэлектрикам относятся материалы, основой которых является углерод.

Диэлектрики отличаются от других веществ прочными связями положительных и отрицательных зарядов, входящих в их состав. Вследствие этого электроны и ионы не могут свободно перемещаться под влиянием приложенной разности потенциалов. Практически в диэлектриках в силу ряда причин всегда имеется некоторое количество слабо связанных зарядов, способных перемещаться внутри вещества на большие расстояния. Однако в нормальных условиях таких зарядов в диэлектриках очень мало, и обусловленный ими электрический ток, называемый током утечки, невелик.

К диэлектрикам относятся все газы (включая пары металлов), многие жидкости, кристаллические, стеклообразные, керамические, полимерные вещества. Пробой – потеря электрической прочности под действием напряжённости электрического поля – может иметь место как в образцах различных диэлектриков и систем изоляции, так и в электроизоляционных системах любого электротехнического устройства – от мощных генераторов и высоковольтных трансформаторов до любого бытового прибора. Сочетание в системах изоляции материалов, разных по электрической прочности, может приводить к серьёзным осложнениям при эксплуатации самых разнообразных электротехнических устройств, особенно высокого напряжения, где изоляция работает в сильных электрических полях и может возникнуть её пробой.

Причины пробоя бывают различными, поэтому не существует единой универсальной теории пробоя. В любой изоляции пробой приводит к образованию в ней канала повышенной проводимости, достаточно высокой, чтобы произошло короткое замыкание в данном электротехническом устройстве, создающее аварийную ситуацию, по существу выводящую это устройство из строя. В твёрдой изоляции, как правило, канал пробоя сохраняет высокую проводимость после выключения, приведшего к пробою напряжения, явление протекает необратимо.

В настоящее время все более широкое распространение в технике находят пластмассы. Пластическими массами (пластмассами) называются материалы, получаемые на основе природных или синтетических полимеров. Пластмассы являются важнейшими современными конструкционными материалами. Они обладают рядом ценных свойств: малой плотностью (до 2г/см³), высокой удельной прочностью, низкой теплопроводностью, химической стойкостью, хорошими электро- и звукоизоляционными свойствами. Пластмассы имеют хорошие технологические свойства: легко формуются, прессуются обрабатываются резанием, их можно склеивать и сваривать. Недостатками пластмасс являются низкие теплостойкость, ударная вязкость, склонность к старению для ряда пластмасс.

Основой пластмасс являются полимерные связующие вещества. Кроме них в состав пластмасс входят: наполнители для повышения прочности и придания специальных свойств; пластификаторы для повышения пластичности; отвердители, ускоряющие переход пластмасс в неплавкое, твердое и нерастворимое состояние; стабилизаторы, предотвращающие или замедляющие процесс старения; красители.

По поведению при нагреве все пластмассы делятся на термопластичные и термореактивные. Термопластичные при неоднократном нагревании и охлаждении каждый раз размягчаются, затем затвердевают. Термореактивные при повторном нагревании остаются твердыми.

По виду наполнителя пластмассы делятся на порошковые, волокнистые, слоистые, газонаполненные и пластмассы без наполнителя.

По способу переработки в изделия пластмассы подразделяются на литьевые и прессовочные. Литьевые перерабатываются в изделия методами литьевого прессования. Прессовочные перерабатываются в изделия методами горячего прессования.

Волокнистые пластмассы – композиции с волокнистым наполнителем, пропитанным смолой, они подразделяются на волокниты (наполнитель – хлопковое волокно), асбоволокниты (наполнитель – асбестовое волокно) и стекловолокниты (наполнитель – стекловолокно).

Порошковые пластмассы в качестве наполнителя используют органические порошки (древесная мука, порошкообразная целлюлоза) и минеральные порошки (молотый кварц, тальк, цемент, графит). Эти пластмассы обладают невысокой прочностью, низкой ударной вязкостью, электроизоляционными свойствами. Пластмассы с органическими наполнителями применяются для ненагруженных деталей общетехнического назначения – корпусов приборов, рукояток, кнопок. Минеральные наполнители придают порошковым пластмассам химическую стойкость, водостойкость, повышенные электроизоляционные свойства.

Пластмассы без наполнителя чаще всего являются термопластичными материалами. Наиболее важными из них являются полиэтилен, полипропилен, полистирол, фторопласт, органическое стекло.

Газонаполненные пластмассы - материалы на основе синтетических смол, содержащие газовые включения. В пенопластах поры, заполненные газом, не соединяются друг с другом и образуют замкнутые объемы. Они отличаются малой плотностью, высокими тепло- и звукоизоляционными свойствам, водостойкостью. Недостатки пенопластов - низкая прочность и низкая теплостойкость (до 60⁰С). Используются для теплоизоляции и звукоизоляции, изготовления непотопляемых плавучих средств, в качестве легкого заполнителя различных конструкций. Поропласты - газонаполненные пластмассы, поры которых сообщатся между собой. Их плотность составляет 0,02 – 0,5 г/см₃. Представляют собой мягкие эластичные материалы, обладающие хорошим водопоглощением.

Таблица 3 - Органические диэлектрики

Свойства	Полимеризационные диэлектрики	Нагревостойкие полимеры
Полиэтилен (НД)	Полиметил метакрилат (оргстекло)	Фторопласт-4
Состав (мономеры)
Плотность, (кг/м^3)
Теплостойкость, (^оC)
Водопоглощение, (% мас.)
Предел прочности при растяжении σр, (Н/м^2)
Удельное электрическое. сопротивление, ρ, (Ом·м)
Электрическая прочность, Eпр, (МВ/м)
Достоинства
Недостатки
Область применения

Дата добавления: 2014-12-16