Тепловые свойства

Тепловые свойства диэлектриков являются важными эксплуатационными свойствами и характеризуются несколькими параметрами.

Нагревостойкость ― способность материала выдерживать повышение температуры и резкую смену температур (термоудары) без ухудшения своих свойств. Нагревостойкость оценивается максимально допустимой рабочей температурой при которой появляются изменения свойств.

Для электроизоляционных материалов ГОСТом установлено семь классов нагревостойкости и соответствующая им предельно допустимая рабочая температура (табл. 4.1). Увеличение рабочей температуры сверх максимально допустимой на 8÷ 10^°С сокращает срок службы изоляции вдвое. От величины нагревостойкости зависит максимально допустимая рабочая температура в целом.

 

Классы нагревостойкости электроизоляционных материалов. Таблица 4.1

Класс нагревостойкости	Предельно допустимая рабочая температура Траб. °С	Диэлетрики
Y		Органические диэлектрики, непропитанные волокнистые материалы на основе целлюлозы и шёлка (древесина, бумага, картон, фибра, пряжа), полистирол, полиэтилен.
A		Органические диэлектрики, волокнистые материалы на основе целлюлозы и шёлка (древесина, бумага, картон, фибра, пряжа), полистирол, полиэтилен, пропитанные полиамидными смолами, масляно-смоляными и поливинилацетатными лаками.
Е		Слоистые пластики (гетинакс, текстолит), пластмассы с органическим наполнителем
B		Материалы с большим содержанием неорганических компонентов (стекло, ткань, стеклотекстолит).
F		Материалы на основе слюды, стекловолокна, асбеста в сочетании со связующими с повышенной нагревостойкостью (кремнийорганических, эпоксидных средств)
H		Кремнийорганические лаки, резины, композиционные материалы из слюды, асбеста, склеенных с помощью нагревостойких кремнийорганических смол
G	выше 180	Неорганические материалы без склеивающих или пропитывающих органических составов (слюда, стекло, кварц, асбест); из органических – только фторопласт-4 и полиамиды.

 

Теплопроводность ― один из трёх видов теплопередачи (два других ― конвекция и излучение), приводящий к выравниванию температуры в веществе. При теплопроводности перенос теплоты осуществляется в результате передачи энергии от частиц с большей энергией к частицам с меньшей, при непосредственном контакте горячих частей системы с холодными. Чем больше теплопроводность материала, тем проще конструкция системы охлаждения.

Количественно теплопроводность оценивается коэффициентом теплопроводности, который определяется количеством теплоты, прошедшей через единицу площади в единицу времени при градиенте температуры 1 К/м. Диэлектрики имеют теплопроводность намного меньше, чем проводниковые материалы.

Тепловое расширение ― это свойство материала изменять свои линейные размеры при нагревании. Тепловое расширение оценивается температурным коэффициентом линейного расширения ТК l. Значения ТК l приведены в справочниках.

Холодостойкость (морозостойкость) ― способность электрической изоляции работать при низких температурах (до ~70^° С) без недопустимого ухудшения свойств.

При низких температурах органические диэлектрики растрескиваются, теряют гибкость, становятся хрупкими, как стекло.

 

 

4.2.4. Физико-химические свойства.

Химическая стойкость ― это способность электроизоляционных материалов противостоять воздействию химически активных веществ (реагентов):

– Растворителей (бензин, спирты, ацетон, бензол, скипидар, жидкие углеводороды, минеральные масла, эфиры);

– Окислителей (озон, кислород, хлор, окислы азота);

– Разрушающих реагентов (кислоты, щёлочи, растворы солей).

Изоляционные материалы могут вступать с ними в химическое взаимодействие и разрушаться. С повышением температуры интенсивность коррозии и химических реакций сильно возрастает.

Растворимость ― это способность диэлектриков частично или полностью проникать друг от друга. Это требуется при оценке стойкости электроизоляционных материалов к действию различных жидкостей, подборе растворителей и лаков.

Растворимость твёрдых материалов может оцениваться двумя способами:

1) по количеству материала, перешедшего в раствор за единицу времени с единицы поверхности материала;

2) по наибольшему количеству вещества, которое может быть растворено в данном растворителе, т.е. по концентрации насыщенного раствора.

Растворимость материалов повышается с повышением температуры.

Светостойкость ― это способность материалов сохранять свои эксплуатационные свойства под действием светового облучения. Электромагнитное облучение оптического и ультрафиолетового диапазона могут вызывать фотопроводимость, нежелательные химические изменения, снижать прочность и эластичность изоляционных материалов, старение изоляции.

Радиационная стойкость ― это стойкость к ионизирующим излучениям высоких энергий, способность сохранять свои практически важные свойства без существенного ухудшения. Это имеет важные значения для устройств, предназначенных для работы в зонах интенсивного излучения на объектах с ядерными реакторами. Наиболее стойкими к радиации являются металлы и неорганические диэлектрики. Органические диэлектрики имеют самую низкую радиационную стойкость.

К ионизирующему излучению относятся:

1) корпускулярное излучение (быстрые и медленные нейтроны, осколки ядер, α – и β – частицы);

2) волновое излучение (γ – лучи, жёсткое и мягкое рентгеновское излучение).

 

4.3. Твёрдые пассивные органические диэлектрики.

Достоинства органических диэлектриков:

– технологичны. Легко перерабатываются в нити, волокна, плёнки, ленты.

– дешевле неорганических диэлектриков.

– широко применяются при производстве электроизоляционных материалов, компаундов, как наполнители

Недостатки:

– низкая нагревостойкость, влагостойкость, теплопроводность;

– высокая пожароопасность, горючесть;

– склонность к старению.

 

 

4.3.1. Классификация органических диэлектриков.

По структуре молекул:

§ линейные;

§ пространственные.

§ По способу синтеза:

§ поликонденсационные полимеры:

§ полимеризационные полимеры;

По отношению к нагреванию:

§ термопластичные;

§ термореактивные.