Тепловые свойства диэлектриков

Электрохимический пробой

Пробой обусловлен образованием в диэлектрике газовых, водяных или металлических дендридов.

Дендриды - ветвящиеся микроскопические трещины, заполненные газом, водой или металлом.

Газовые дендриды возникают в пористых твердых диэлектриках по следующему механизму. При напряжении больше напряжения ионизации газа возникает пробой газовых пор – так называемые частичные разряды (чр). Образовавшиеся при чр электроны и ионы бомбардируют стенки пор и разрушают их с образованием микротрещин. Образуется канал с низким электрическим сопротивлением по которому протекает тепловой пробой диэлектрика.

Водные дендриды или водные триинги (water trees). Образование и рост водных дендридов обусловлены расширением воды в порах в результате ее нагрева под действием диэлектрических потерь и разрыва стенок пор.

Металлические дендриды. Образуются в результате движения к катоду примесных и собственных ионов щелочных металлов. Наблюдаются, например, при постоянном напряжении в неорганических щелочных стеклах в виде тонких токопроводящих нитей металлического натрия. Металлические дендриды также образуются в результате миграции металла анода внутрь диэлектрика и отложения его на катоде. Это свойство особенно характерно для серебра.

Тема: ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ

Содержание:

Тепловые свойства диэлектриков: нагревостойкость, температура вспышки, температура воспламенения, температура самовоспламенения, холодостойкость,теплопроводность, температурный коэффициент линейного расширения, стойкость к термоударам.

Механические свойства диэлектриков.

Влажностные свойства диэлектриков

Химические свойства диэлектриков

Нагревостойкость материала - его способность без недопустимого ухудшения эксплуатационно-технических характеристик выдерживать кратковременное или длительное (в течение нескольких лет) воздействие высоких температур, а также термоудары.

Нагревостойкость твердых диэлектриков оценивают значением максимальной рабочей температуры ( t _раб^max ), при которой начинается существенное ухудшение их электрических или механических свойств (уменьшение предела прочности, ударной вязкости, удельного сопротивления, электрической прочности, увеличение ε и tgδ ).

Твердые электроизоляционные материалы, применяемые в электрических машинах и аппаратах разделяют на следующие .д через 25° С.

К классам Y, А и Е относятся в основном чисто органические диэлектрики:

- класс Y – волокнистые материалы на основе целлюлозы, хлопка, шелка – бумага, картон, ткани и т.п.;

- класс А – волокнистые материалы, относящиеся к классу Y, но пропитанные лаками или погруженные в масло, а также эфиры целлюлозы. полиамидные смолы (пленки), древесно-слоистые пластики и т.п.;

- класс Е – пластмассы с органическим наполнителем и термореактивным связующим, типа фенол-формальдегидной смолы (гетинакс, текстолит), а также эпоксидные смолы без наполнителя.

К другим классам относятся следующие диэлектрики:

- класс В – щипаная слюда, асбест, стекловолокно в сочетании с органическими связующими;

- класс F – те же материалы, что и в классе В, но в качестве связующего использованы органические вещества повышенной нагревостойкости: кремнийорганические, эпоксидные и др.

- класс Н – материалы, где в качестве связующего использована кремнийорганическая смола особо высокой нагревостойкости.

– классы 200, 220, 250 – неорганические диэлектрики, например, слюда, кварц, асбест, безщелочные стекла, оксид алюминия, для склеивания или пропитки которых не используют органические вещества. Из органических веществ к этому классам относятся политетрафторэтилен и полиимиды.

При оценке нагревостойкости жидких диэлектриков, а также растворителей, применяемых в производстве электроизоляционных лаков и эмалей, применяют следующие характеристики:

температура вспышки – минимальная температура жидкости при которой смесь ее паров с воздухом воспламеняется от внешнего источника тепла – накаленной спирали, электрической искры и т.п.;

температура воспламенения – минимальная температура при которой происходит воспламенение жидкости от внешнего источника тепла;

температура cамовоспламенения – минимальная температура жидкости при которой происходит ее самопроизвольное воспламенение.

Для трансформаторного масла температура вспышки должна составлять не менее 135°С, температура воспламенения составляет ~ 165 °С температура самовоспламенения - 350-400 °С

Холодостойкость – способность материала выдерживать воздействие низких температур (от – 70 до + 60 °С) без недопустимого ухудшения эксплуатационно-технических характеристик.

При низких температурах электрические свойства изоляции улучшаются, однако ухудшаются механические свойства – материалы становятся хрупкими, легко разрушаются при вибрациях.

Теплопроводность – процесс переноса теплоты от более нагретых частей материала к менее нагретым, приводящий к выравниванию его температуры.

Теплопроводность материалов характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, входящим в уравнения Фурье:

,

где Q – теплота, переданная через площадку dS за время d τ при градиенте температуры dT/ dx.

Чем выше λ, тем более стоек диэлектрик к тепловому пробою.

Тепловое расширение - оценивают температурным коэффициентом линейного расширения:

, К^-1.

Чем меньше TK _l тем, как правило, выше нагревостойкость материала (табл. 23.1).

Таблица 23.1

Нагревостойкость некоторых материалов

Материал	TK l, ·10 ^6, K^-1 ,	t раб^max,°С
Полиэтилен	100-145	80-90
Политетрафторэтилен
Силикатное стекло	9,2	800-1000
Фарфор	3,5

Стойкость к термоударам - способность материала выдерживать многократное резкое изменение температуры без недопустимого ухудшения свойств.

Дата добавления: 2017-01-13