Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Основные виды жидких диэлектриков
В качестве жидких электроизоляционных материалов в электротехнических устройствах применяют нефтяные масла (конденсаторное, трансформаторное, кабельное) и синтетические жидкости (хлорированные углеводороды, кремний- и фторорганические жидкости, сложные эфиры различных типов). Нефтяные электроизоляционные масла. Основную часть этих масел составляют углеводородные компоненты. Кроме того, в их составе присутствуют и другие компоненты (в количестве до 1%), содержащие атомы серы, кислорода или азота. Нефтяные электроизоляционные масла получают путем тщательной очистки остаточных фракций нефти. Эти масла обладают рядом положительных свойств, которые и обеспечили им весьма широкое применение: а) достаточно высокая электрическая прочность; б) малый тангенс диэлектрических потерь при хорошей очистке масел; в) дешевизна. Конденсаторное масло. Основные параметры этого масла приведены в табл. 15.1. Его применяют для пропитки изоляции в бумажных и пленочных конденсаторах. При пропитке бумажного диэлектрика повышаются его диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность и снижается величина диэлектрических потерь, что дает возможность уменьшить габариты, массу и стоимость конденсатора при заданном рабочем напряжении, частоте и емкости. Трансформаторные и кабельные масла имеют пониженные электрические свойства по сравнению с конденсаторными и используются в мощных электротехнических устройствах. К недостаткам нефтяных масел можно отнести: а) пожаро- и взрывоопасность; б) ограниченный интервал рабочих температур; в) склонность к электрическому старению. Синтетические жидкие диэлектрики по некоторым свойствам превосходят нефтяные электроизоляционные масла. Рассмотрим важнейшие из них. Хлорированные углеводороды получают из различных углеводородов (дифенила, бензола) путем замены в их молекулах части атомов водорода атомами хлора. Наиболее известными представителями этой группы являются совол и совтол-10. Атомы в молекулах этих материалов расположены несимметрично, поэтому совол и совтол-10 являются полярными диэлектриками (табл. 15.1). Совол применяют взамен конденсаторного масла для пропитки и заливки изоляции бумажных конденсатором, что позволяет снизить их объем при равной реактивной мощности примерно в дна раза. Совол является негорючим веществом. Недостатки: высокая температура застывания (+5° С) и значительная вязкость к области рабочих температур, не позволяющие использовать совол в чистом виде для заливки трансформаторов. Кремнийорганические жидкости обладают малыми диэлектрическими потерями, низкой гигроскопичностью, повышенной нагревостойкостью (кратковременно до 250°С), низкой температурой застывания (от -60 до -140°С). Применяют их для пропитки изоляций конденсаторов, предназначенных для работы в области высоких частот, при повышенных температурах, а также для заполнения электроприборов. Фторорганические жидкости можно рассматривать как производные углеводородов, в молекулах которых атомы водорода частично или полностью замещены атомами фтора. Фторорганические жидкости применяют для пропитки и заливки в конденсаторы и трансформаторы, для испытания элементов радиоэлектроники при низких и высоких температурах. К недостаткам этих жидкостей необходимо отнести высокую стоимость.
Газообразные диэлектрики Воздух наиболее широко используется как электроизоляционный материал. Он также проникает во все поры твердых материалов и насыщает жидкости. Воздух в основе своей представляет собой смесь азота и кислорода с примесью других газов. Типовой состав сухого воздуха (в процентах по объему) следующий: азот (N2) - 78,08%; кислород (О2) - 20,95%; углекислый газ (СО2) - 0,03%; водород и инертные газы (Аг, Не, Ne, Кr, Хе) - 0,94%. Электрические свойства воздуха приведены в табл. 15.2. Воздух с точки зрения диэлектрических потерь можно рассматривать как идеальный диэлектрик. Однако недостатком воздуха, как диэлектрика, является низкая электрическая прочность. Газообразные вещества имеют малую плотность вследствие больших расстояний между молекулами. Ввиду этого поляризация всех газов незначительна, а диэлектрическая проницаемость всех газjв, в том числе b воздуха, близка к единице (1,000072—1,00138). Диэлектрические потери в газах вызваны в основном электропроводностью, так как ориентация дипольных молекул газов при их поляризации не сопровождается диэлектрическими потерями. Все газы отличаются весьма малой электропроводностью, и тангенс угла диэлектрических потерь у них ничтожно мал tgδ≈4·10-6. Особенностью пробоя газа в неоднородном поле является возникновение частичного разряда в виде короны, сопровождаемого свечением и разрушением молекул газа. При дальнейшем повышении напряжения корона перерастает в кистевой разряд, который затем переходит в искровой разряд. В случае большой мощности разряда образуется дуга (дуговой разряд) с образованием плаз мы. Дуговой разряд сопровождается, кроме того, химическими процессами образования озона и оксидов азота. Применение газов в качестве электрической изоляции. В этим случае к газам предъявляют следующие требования: они должны быть химически инертными, при ионизации не образовывать особо активных веществ, способных разрушить твердые материалы или вызвать коррозию материала. В высоковольтных устройствах для повышения электрической прочности газы часто используют при повышенном давлении. Более широко в герметизированных устройствах используют азот, который обладает практически одинаковой с воздухом электрической прочностью, но он менее активен, чем воздух, содержащий кислород. Широкое применение в герметизированных электрических установках получили газы с высокими молекулярной массой и плотностью, прежде всего элегаз (шестифтористая сера SF6). Электрическая прочность элегаза примерно в 2,5 раза выше, чем воздуха. Он применяется в образцовых конденсаторах, рассчитанных на напряжения до 500 кВ, в газонаполненных кабелях, в высоковольтных выключателях, рассчитанных на рабочее напряжение 750 кВ, где выполняет роль дугогасящего материала, а использование его в трансформаторах для электронных устройств позволяет снизить габариты и вес последних. К одному из недостатков элегаза следует отнести его сравнительно высокую стоимость. В целях удешевления газовой изоляции часто применяют элегаз в смеси с более дешевым азотом. В газоразрядных приборах и осветительных лампах в основном применяют инертные газы: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон. Наиболее широко применяют аргон, поскольку он обладает совокупностью благоприятных свойств: относительно низким потенциалом ионизации, химической инертностью, невысокой теплопроводностью и более простой по сравнению с другими инертными газами технологией получения и очистки.
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 891; Нарушение авторского права страницы