диэлектриков. Таковыми являются: диэлектрическая проницаемость ε; удельное сопротивления ρv, ρs,

тангенс угла диэлектрических потерь tgδ; электрическая прочность Епр.

3.2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

3.2.1.Классификациядиэлектрических материалов

Диэлектрический материал - материал, предназначенный для использования его диэлектрических свойств.

Электроизоляционный материал - диэлектрический материал, предназначенный для электрической изоляции.

Строгая классификация диэлектрических материалов по какому-либо общему признаку весьма затруднительна. Поэтому существует несколько классификационных признаков, используемых в настоящее время.

По поведению в электромагнитном поле диэлектрики делятся на пассивные (неуправляемые) и активные (управляемые).

По функциям, выполняемым в радиоэлектронной аппаратуре диэлектрики можно разделить на электроизоляционные и конденсаторные

материалы.

К электроизоляционным материалам относятся диэлектрики с малыми токами утечки. В то же время один и тот же диэлектрик может быть и электроизоляционным материалом, и конденсаторным, для чего достаточно удовлетворять основным функциональным требованиям. Так, для электроизоляционного материала ε должна быть минимальной, а для конденсаторного - как можно выше. Эти требования связаны с необходимостью уменьшения паразитных связей и размеров конденсаторов.

По агрегатному состоянию диэлектрики классифицируются на газообразные, жидкие и твердые. Области применения и количество типов материалов существенно различаются, поэтому в данном учебном пособии рассмотрены только самые распространенные из них.

3.2.2.Газообразные диэлектрические материалы

Втабл.3.1 представлены характеристики некоторых газообразных диэлектрических материалов, используемых в технике. Они

характеризуются малым значением ε и tgδ, высоким ρv и невысоким значением Епр по сравнению с жидкими и твердыми диэлектриками. В

39

частности, электрическая прочность воздуха Епр.возд ~(3...5) МВ/м.

Таблица 3.1 Количественные параметры газообразных диэлектриков

Газ	Химическая	Полярность	ε на	ρv,	tg δ		Епр.газа
			низких
							Епр.возд
	формула	газа	частотах	Ом·м
Воздух	-	-	1,00059	1,7·1015	10-8		1
Водород	H2	Нейтральный	1,00027	1015	-		0,6
Кислород	O2	-»-	1,00055	1015	4·10-6		0,9
Азот	N2	-»-	1,00058	1015	4·10-6		1
Гелий	He	-»-	1,00007	1015	-		0,06
Аргон	Ar	-»-	1,00056	1,7·1015	-		-
Элегаз
(гекса-	SF6	Полярный	1,00191	-	-		2,5
фторид
серы)
Фреон
(дихлор-	CCl2F2	Нейтральный	-	-	-		2,6
дифтор-
метан)
Пары	CHCl3	Полярный	-	-	-		4,2
хлороформа
Пары
четырех-	CCl4	Нейтральный	-	-	-		6,4
хлористого
углерода

Достоинством газообразных диэлектриков является восстановление электрической прочности после снятия пробивного напряжения и стабильность свойств во времени.

Особенностью газообразных диэлектриков является необходимость их применения с твердыми диэлектриками.

Электрическая прочность некоторых газов гораздо выше, чем у воздуха. Это связано со способностью их молекул захватывать свободные электроны и превращаться в малоподвижные ионы, что затрудняет развитие пробоя. Явление используют в технике для увеличения электрической прочности газовой изоляции.

Наиболее широко используется в технике элегаз, поскольку он не токсичен, химически инертен, не реагирует с металлами, не разлагается под действием воды, кислот, щелочей; допускает сжатие до 2 МПа при нормальной температуре и допускает нагрев до 150 °С. Используют элегаз в

40

образцовых конденсаторах на рабочих напряжениях до 500 кВ, в высоковольтных кабелях под давлением 0,3...0,5 МПа, в высоковольтных выключателях с напряжением до 750 кВ.

Газы с малой электрической прочностью, такие, как Не, Ne, Ar, Xe и др., используют в газоразрядных и осветительных приборах, в частности, в рекламных стендах и уличных цветовых украшениях.

3.2.3. Жидкие диэлектрические материалы

Основные классы жидких диэлектрических материалов представлены в виде схемы на рис.3.13, а их основные диэлектрические свойства приведены в табл.3.2.

Рис.3.13. Классификационная схема жидких диэлектрических материалов (ДМ)

41

Таблица 3.2 Параметры жидких диэлектрических материалов

Наименование		ρv,			ε	tg δ	Епр,	Примечание
материала		Ом·м					МВ/м
Трансформатор-		1013			2,2	3·10-3	15...40
ные масла
Кабельные	1014...1015				2,0	2·10-3	20
масла
Конденсаторные		1014			2,1	5·10-3	20...50
масла
Хлорированные	10	13	...10	14	5,0	(2..0,8)×	20...22
углеводороды						×10-3
Фтороорганиче-	1012...1013				2,0	5·10-4	20	Тр≤(400...500)
ские соединения								°С
								ε и tg δ не зави-
								сят от темпе-
Органические		1013			3...4	3·10-4	20	ратуры среды; с
эфиры								ростом частоты
								внешнего поля
								tg δ падает
Кремнийорга-								ε и tg δ слабо
								зависят от час-
нические поли-		1012			2...2	3·10-4
							20	тоты внешнего
меры или поли-					,8			поля и темпе-
силоксаны
								ратуры среды

Электрические свойства нефтяных масел зависят от степени их очистки от смол, кислот, щелочей, воды и газов.

Трансформаторные масла используют для заполнения трансформаторов и высоковольтных масляных выключателей. Заполняя поры в изоляции и промежутки между деталями трансформатора, масло повышает электрическую точность изоляции и улучшает в 28 раз отвод тепла в окружающую среду по сравнению с воздухом.

В высоковольтных выключателях при разрыве контакта возникает дуговой разряд. Если это происходит в масле, то под действием высокой температуры образуются газы под большим давлением, что приводит к гашению разряда, т.е. масло обладает дугогасящими свойствами.

Конденсаторное масло отличается от трансформаторного особо тщательной очисткой и применяется для пропитки бумажных конденсаторов.

Кабельное масло используют для пропитки бумажной изоляции кабелей

42