Тема 2. Диэлектрики

2.1 Основные свойства диэлектриков

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Электрические заряды в диэлектрике и их взаимодействие с электрическим полем, диэлектрическая проницаемость. Основные виды поляризации диэлектриков. Классификация диэлектриков по виду поляризации. Диэлектрическая проницаемость газов и жидких диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Основные виды электропроводности диэлектриков. Электропроводность газов, жидких и твердых диэлектриков. Поверхностная электропроводность твердых диэлектриков и ее зависимость от природы материала, состояния поверхности и влажности.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПОТЕРИ

Основные понятия. Полные и удельные потери. Схемы замещения диэлектриков с потерями. Природа диэлектрических потерь. Диэлектрические потери в газах. Кривая ионизации. Диэлектрические потери в жидких и твердых диэлектриках. Зависимость тангенса диэлектрических потерь от частоты и температуры для неполярных и полярных диэлектриков.

ПРОБОЙ ДИЭЛЕКТРИКОВ

Пробивное напряжение и пробивная напряженность. Пробой газов в однородном и неоднородном электрическом поле. Пробой на постоянном токе и переменном токе низкой и высокой частоты. Пробой при импульсах. Зависимость пробивного напряжения от давления и величины промежутка между электродами. Пробой жидких диэлектриков. Влияние примесей на характер зависимости электрической прочности от температуры. Пробой твердых диэлектриков. Теории теплового и электрического пробоев твердых диэлектриков.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ

И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДИЭЛЕКТРИКОВ

Влажностные свойства диэлектриков. Влажность материалов. Влагопроницаемость. Механические свойства диэлектриков. Тепловые свойства диэлектриков: нагревостойкость, холодостойкость, теплопроводность, тепловое расширение. Химические свойства диэлектриков. Воздействие излучений высокой энергии.

Методические указания

При изучении данной темы необходимо уяснить физический смысл и практическую значимость таких свойств диэлектриков, как удельное сопротивление (объемное и поверхностное), диэлектрическая проницаемость, угол диэлектрических потерь и электрическая прочность (пробивная напряженность) диэлектрика. Надо знать размерности и единицы измерения этих величин. Большое внимание надо обратить и на общие физико-механические, химические и радиационные свойства.

2.2 Диэлектрические материалы

Газообразные диэлектрики. Роль воздуха как диэлектрика и состав воздуха. Свойства других, кроме воздуха, газов в сравнении со свойствами воздуха. Азот, водород. Инертные газы: аргон, гелий и др., их особенности и возможности применения. Газы с особо высокой электрической прочностью, их особенности и возможности применения в радиотехнике. Элегаз, фреоны.

Жидкие диэлектрики. Минеральные (нефтяные) электроизоляционные масла, их свойства и возможности применения. Способы очистки и регенерации масел. Основные процессы при тепловом старении масла и способы замедления старения. Синтетические электроизоляционные жидкости: кремнийорганические, хлорорганические, фторорганические; сравнение их свойств и областей применения со свойствами и областями применения минеральных масел.

Органические и элементоорганические высокомолекулярные материалы. Практическое значение твердеющих электроизоляционных материалов. Практически используемые и перспективные полимеры чисто полимеризационные и поликонденсационные, термопластичные и термореактивные, их относительные достоинства и недостатки. Полиэтилен высокой и низкой плотности, облученный и химически сшитый полиэтилен. Полиизобутилен, полипропилен, полистирол, полихлорвинил (поливинилхлорид), фторопласт-4, фторопласт-3. Фенолоформальдегидные смолы. Эпоксидные смолы, полиамиды, полиуретаны, полиэфиры и др. Кремнийорганические полимеры, их преимущества и недостатки. Возможности применения указанных материалов.

Каучуки и резины, процесс вулканизации, области применения.

Пленочные и волокнистые синтетические материалы, способы получения, свойства, области применения.

Пластические массы и их компоненты. Методы переработки пластмасс в изделия. Технические и экономические преимущества применения пластмасс. Слоистые электроизоляционные пластики: гетинакс, текстолит, стеклотексолит; получение, свойства и переработка; фольгированные слоистые пластики. Пенопласты и поропласты.

Лаки, их составные части, классификация и назначение. Эмали. Назначение и методы пропитки лаками и нанесения лаков на поверхности, технология сушки и запекания. Клеи и герметики, их классификация и назначение.

Заливочные и пропиточные компаунды. Сравнение свойств и областей применения лаков и компаундов. Технологические особенности, состав и применение компаундов. Особенности термореактивных компаундов; компаунды на основе полиэфирных и эпоксидных смол.

Неорганические диэлектрики. Общие особенности неорганических диэлектриков, их отличие от органических, области применения тех и других электроизоляционных материалов.

Общие свойства стекол, области их применения и технология обработки. Кварцевое стекло и силикатные стекла различного состава. Стеклянное волокно. Ситаллы.

Керамические материалы. Особенности изготовления: формовка, обжиг и др. Достижимые после обжига и механической обработки допуска на размеры керамических изделий. Радиофарфор. Ультрафарфор. Стеатит. Сегнетокерамика. Составы исходных масс и основные технологические режимы, свойства и области применения в радиотехнике.

Слюда. Виды природной слюды: мусковит и флогопит, их особенности и области применения. Синтетическая слюда - фторфлогопит, ее преимущества. Микалекс на природной и синтетической слюде.