Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Жидкие диэлектрики




Жидкие диэлектрики представляют собой низкомолекулярные вещества органического происхождения, которые бывают полярными и не полярными. Их электрофизические свойства в значительной степени зависит от строения молекул и наличия примесей. Примеси образуются при окислении и разложении углеводородных фракций, при поглощении воды и попадания частичек волокнистых материалов.

Жидкие диэлектрики характеризуются диэлектрической проницаемостью, электропроводностью, диэлектрическими потерями, электрической прочностью Eпр.

У полярных жидкостей (совол, гексол, энтигликоль) диэлектрическая проницаемость определяется одновременно электронной и дипольной поляризациями.

У неполярных жидкостей диэлектрическая проницаемость определяется в основном только электронной поляризацией, не зависит от частоты и уменьшается с ростом температуры, приближаясь к единице.

Электропроводность жидких диэлектриков обусловлена перемещением ионов, которые возникают в результате диссоциации самой жидкости и примесей, а также перемещением заряженных частиц примеси - молинов. С повышением температуры возрастает подвижность ионов и степень тепловой диссоциации. Эти факторы увеличивают электропроводность.

У полярных жидкостей диэлектрические потери состоят из потерь на электропроводность и потерь, связанных с дипольно-релаксационной поляризацией. Они зависят от температуры, частоты и вязкости жидкости, так как поворот диполей в вязкой среде вызывает потери энергии на трение молекул. На высоких частотах жидкие диэлектрики имеют повышенные диэлектрические потери. Поэтому жидкие полярные диэлектрики не рекомендуют применять на высоких частотах.

Диэлектрические потери у неполярных жидкостей, не содержащих примесей, - это потери, по существу, на электропроводность. Они не зависят от частоты и растут с ростом температуры, что объясняется увеличением сквозного тока. Диэлектрические потери этих жидкостей малы, так как мала их электропроводность. Например, чистое трансформаторное масло при температуре Т = 90 °С и частоте f= 50 Гц имеет tg5 = 0,003.

Электрическая прочность жидких диэлектриков в основном определяется наличием посторонних примесей, полярностью жидкости, температурой и другими факторами. Присутствующие в жидкости пузырьки газа ионизируются, выделяя энергию, которая приводит к местному перегреву жидкости. Это ведет к образованию газового канала между электродами и в результате к пробою жидкости. Кроме газовых включений значительным фактором, снижающим электрическую прочность жидких диэлектриков, является вода. Капельки воды поляризуются под влиянием электрического поля и образуют между электродами цепочки с повышенной проводимостью, по которым и происходит электрический пробой. Электрическая прочность жидкостей, содержащих примеси, ниже, чем у очищенных.

К жидким диэлектрикам относят нефтяные электроизоляционные масла (трансформаторное, кабельное, конденсаторное), синтетические жидкие диэлектрики (хлорированные углеводороды, кремний органические жидкости, фторорганические жидкости).

Нефтяные электроизоляционные масла. Нефтяные масла получают в процессе ступенчатой перегонки нефти и эти масла обладают рядом свойств, которые обеспечили им широкое применение. Они сравнительно дешевы и могут производиться в больших количествах, при хорошей очистке имеют малый тангенс угла диэлектрических потерь 1g5, обладают достаточно высокой электрической прочностью.

К недостаткам нефтяных масел относят ограниченный интервал рабочих температур, пожаро- и взрывоопасность, склонность к старению. При старении в электрическом поле некоторые сорта масел выделяют газы, что опасно.

Способность масел не выделять газов при старении в электрическом поле (или даже поглощать ранее выделившиеся газы) называют газостойкостью масел.

Для борьбы со старением масел используют следующие средства:

вводят антиокислительные присадки (ингибиторы), которые легко соединяются с кислородом, ограничивают рабочую температуру

(95 °С для трансформаторов с воздушным охлаждением и 85 °С - с водяным);

производят непрерывную фильтрацию масел через адсорбенты;

подвергают состарившееся масло регенерации, т.е. восстановлению его свойств путем очистки и сушки.

Трансформаторное масло - жидкость от почти бесцветного до темно-желтого цвета является неполярным диэлектриком с малой диэлектрической проницаемостью (е = 2,2...2,3). После рафинирования масло дополнительно очищается. Для этого оно обрабатывается щелочью, промывается водой и сушится. Окончательная очистка производится с помощью адсорбентов (силикагеля, инфузорных земель) и фильтр-прессов.

Трансформаторное масло обладает следующими свойствами:

малая вязкость, что весьма важно, так как слишком вязкое масло хуже отводит теплоту потерь от обмоток и сердечника трансформатора и хуже пропитывает пористую изоляцию;

температура застывания -70°С (что особенно важно для аппаратуры, работающей при низкой температуре окружающей среды);

электрическая прочность Епр = 10...25 МВ/м (очень чувствительна к увлажнению, но при сушке восстанавливается);

теплоемкость и теплопроводность масла увеличиваются с ростом температуры (при свободной конвекции масло отводит теплоту от погруженных в него обмоток и сердечника трансформатора в 25...30 раз интенсивнее, чем воздух).

Основными недостатками трансформаторного масла являются старение, воспламеняемость и горючесть, гигроскопичность (категорически запрещается хранить его в открытой таре).

Применяют трансформаторное масло в качестве изолирующей и охлаждающей среды в силовых и импульсных трансформаторах, реакторах высоковольтных выключателях, таких как дугогасящая среда.

Кабельное масло отличается от трансформаторного повышенной вязкостью, а от конденсаторного - пониженными электрическими свойствами. Оно используется как составная часть в масляно-канифольных компаундах для пропитки изоляции силовых кабелей.

Конденсаторное масло получается из трансформаторного после дополнительной обработки его в вакууме для удаления из него растворенного воздуха, что снижает диэлектрические потери. Его используют для пропитки изоляции в бумажных и пленочных конденсаторах, что позволяет уменьшить габаритные размеры, массу и стоимость конденсаторов.

Синтетические жидкие диэлектрики. Применение синтетических жидких диэлектриков предпочтительно в тех случаях, когда они по свойствам превосходят электроизоляционные масла. Например, если требуется применение неполярных жидких диэлектриков или жидких диэлектриков с более высокой пожаро- и взрывоопасностью, чем у электроизоляционных масел.

Хлорированные углеводороды получают заменой некоторых или даже всех атомов водорода атомами хлора у различных углеводородов. Наиболее часто применяют полярные продукты хлорирования дифенила. Хлорированные дифенилы, а также газы, которые образуются при воздействии на эти жидкости электрической дуги, токсичны. Поэтому в ряде стран применение хлорированных дифенилов для пропитки конденсаторов запрещено законом. Наиболее известными представителями этой группы являются совол и севтол-10. Атомы в молекулах этих материалов расположены несимметрично, поэтому совол и севтол-10 являются полярными.

Совол и севтол-10 мало подвержены старению, не образуют с воздухом взрывчатых смесей, негигроскопичны, токсичны, дорогостоящи.

Совол (пентахлордифенил) представляет собой бесцветную вязкую жидкость, полученную хлорированием дифенила (С^Нщ), в результате чего у последнего пять атомов водорода замещаются хлором. Совол является негорючим веществом, не окисляется, что составляет его главное преимущество перед нефтяными маслами. Однако его применение ограничивается следующими недостатками:

плотность D = 1500...1560, температура вспышки Tвсп= 205...230°С, температура застывания Тз = +5°С, электрическая прочность при температуре Т = 20°С Епр = 14...18 МВ/м, значительная вязкость в области рабочих температур, что не позволяет использовать его в чистом виде; он примерно в 10 раз дороже трансформаторного масла.

Применяется взамен конденсаторного масла для пропитки низковольтных бумажных конденсаторов с повышенной емкостью.

Севтол-10 - негорючая, с повышенной температурой застывания жидкость, которую получают, разбавляя совол трихлорбензолом.

Применяют вместо трансформаторного масла для взрывоопасных трансформаторов.

Кремнийорганические жидкости - это продукт синтеза кремнистых и углеродистых соединений, свойства которых определяются типом органических радикалов. В соответствии с этим различают полидиметилсилоксановые, полидиэтилсилоксановые и полиметилфенилсилоксановые жидкости.

Эти жидкости характеризуются высокой нагревостойкостью, низкой температурой застывания Г, малым температурным коэффициентом вязкости, химической инертностью, малыми диэлектрическими потерями (тангенс угла диэлектрических потерь tg5) и низкой гигроскопичностью.

Полиметилсилоксановые жидкости получаются гидролизом диметилхлорсиланов с триметилхлорсиланами. Они не растворяются в спиртах и ацетоне, обладают высокой инертностью и не влияют на свойства металлов и резин при контакте с ними. Применяют для пропитки бумажных конденсаторов и гидрофобизации изоляционных лент.

Полидиэтилсилоксановые жидкости представляют собой смеси полиэтилсилоксанов. Бесцветны. Применяются для пропитки и заливки конденсаторов, работающих в интервале температур от -60 до+100°С.

Полиметилфенилсилоксановые жидкости отличаются более высокой нагревостойкостью и стойкостью к радиационному излучению.

Основные свойства некоторых электроизоляционных жидкостей приведены в табл. 5.7.

Фторорганические жидкости представляют собой производные углеводородов, у которых атомы водорода замещены фтором. Их пары не образуют с воздухом взрывоопасных смесей. Они обладают малыми диэлектрическими потерями (тангенс угла диэлектрических потерь tg5), ничтожно малой гигроскопичностью, высокой нагревостойкостью (некоторые жидкости могут длительно работать при температуре 200 °С и выше), высокой теплопроводностью, полной негорючестью, высокой дугостойкостью.

Фторорганические жидкости применяют для пропитки и заливки конденсаторов и трансформаторов, для испытания элементов радиоэлектроники при низких и высоких температурах.

Кроме указанных жидких диэлектриков в радиоэлектронике применяют сильно полярные синтетические электроизоляционные жидкости. Например, этиленгликоль (НО - СН2 - СН2 - ОН), который используют в качестве контрольной жидкости при контроле герметичности микросхем.

 

 







Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 1683. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.004 сек.) русская версия | украинская версия