21. Жидкие диэлектрики.

Жидкие диэлектрики, применяемые в электротехнических устройствах, это главным образом нефтяные электроизоляционные масла: трансформаторные, конденсаторные, кабельные, это синтетические жидкие диэлектрики: хлорированные углеводороды, кремнийорганические и фторорганические жидкости. Ими заполняют внутреннее пространство силовых трансформаторов, реакторов, масляных выключателей, конденсаторов, кабелей и других элементов электрооборудования. Часто заполнение электрооборудования жидкими диэлектриками проводят под вакуумом, при этом они хорошо пропитывают пористую изоляцию обмоток и намного повышают электрическую прочность. Кроме того, жидкие диэлектрики играют роль теплопроводящей среды. По верхнему пределу допустимой температуры жидкие диэлектрики подразделяются на работающие: 1) до 95 ^оС – все нефтяные масла; 2) до 135 ^оС – синтетические углеводороды, эфиры кремневой, фосфорной, органических кислот, полиорганосилоксаны; 3) до 200 ^оС – фторуглеводороды, хлор (фтор)-органосилоксаны; 4) до 250 ^оС – полифенилэфиры и специальные полиорганосилоксаны. Жидкие диэлектрики электроизоляционного назначения должны обладать высокой электрической прочностью, высоким электрическим сопротивлением, минимальным tgδ, стабильностью свойств при эксплуатации и хранении, низкой вязкостью, экономичностью, иногда – негорючестью. Диэлектрические потери в жидких диэлектриках обусловлены как дипольной поляризацией, так и потерями от проводимости. Носителями электрического заряда являются собственные ионы или ионы примесей, а также молионы. Молионы – это заряженные частицы, представляющие собой группы (ассоциаты) молекул коллоидных размеров. Ионная проводимость сопровождается электролизом, молионная проводимость - электрофорезом. Электрофорез отличается от электролиза тем, что при нём не наблюдается образования новых веществ, а лишь меняется относительная концентрация дисперсной фазы в различных слоях жидкости. С ростом температуры электрическая проводимость растёт, электрическая прочность падает.

22. Синтетические масла.

В тех случаях, когда необходима полная пожарная и взрывобезопасность, нефтяные масла использовать нельзя. Для этих целей разработан целый ряд синтетических жидких диэлектриков.

Хлорированные углеводороды получают из самых разных углеводородов, но наибольшее распространение имеют хлорированные дифенилы С₆Н₅ – С₆Н₅ со средней степенью хлорирования п от 3 до 6 (ХД). ХД при п = 5 называется совол. Хлорированные дифенилы содержат сильно электроотрицательные атомы хлора, а их молекулы не симметричны, поэтому являются полярными соединениями, и, соответственно, их ε равняется 5 при 50 Гц и 20 ^оС, а при 90 ^оС ε = 4,1. ХД обладают сравнительно высокой вязкостью и достаточно высокой температурой застывания, поэтому их разбавляют хлорированными углеводородами с меньшей вязкостью, например, хлорбензолами. Так, совол, являющийся смесью 90% совола и 10 % трихлорбензола С₆Н₃С1_3, имеет вязкость в 3 раза ниже (25 мм²/с), чем совол. Существенным недостатком ХД является их токсичность, они вызывают раздражение слизистых оболочек.

Кремнийорганические (полиорганосилоксановые) жидкости (ПОСЖ) обладают малым tgδ, низкой гигроскопичностью, низкой температурой замерзания (-60 ^оС), повышенной нагревостойкостью и высокой стойкостью к окислению. Молекулы ПОСЖ содержат так называемую силоксановую группировку: чередующиеся Si – O – Si – O – Si - Так как кремний четырёхвалентен, каждый атом Si соединён ещё с двумя радикалами: - СН₃, С₂Н_5, С₆Н₅ и др. Соответственно такие жидкости будут называться полиметилсилоксановыми, полиэтилсилоксановыми, полифенилсилоксановыми и т.п. ПОСЖ имеют ε от 2,5 до 3,3 и tgδ от 0,0001 до 0,0003 (при 1 Гц и 20 ^оС). Наивысшая допустимая рабочая температура доходит до 250 ^оС (длительно) и до 350 ^оС (кратковременно). Вязкость этих жидкостей ниже, чем у хлорированных углеводородов.

Фторорганические жидкости (ФОСЖ) имеют малый tgδ, ничтожно малую гигроскопичность и высокую нагревостойкость – выше 200 ^оС. Кроме того, они абсолютно негорючи. Диэлектрическая проницаемость ФОСЖ от 2,26 до 2,76, tgδ от (0,6 – 6)·10^-4, ρ _v порядка 10¹² Ом·м, пробивное напряжение при 60 Гц 30 – 49 кВ.