Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Тепловые свойства диэлектриков
К важнейшим тепловым свойствам диэлектриков относят нагревостойкость, холодостойкость, теплопроводность и тепловое расширение. Нагревостойкость — способность диэлектрика выдерживать воздействие повышенной температуры в течение времени, сравнимого со сроком нормальной эксплуатации, без недопустимого ухудшения его свойств. Например, в зависимости от температуры линейные полимеры могут находиться в стеклообразном, высокоэластичном или вязкптекучем состояниях. Для электроизоляционных материалов установлено семь классов нагревостойкости (табл. 10.1). К классу Y относят органические диэлектрики: полистирол, полиэтилен, непропитанные волокнистые материалы на основе целлюлозы и шелка (пряжа, ткани, ленты, бумаги, картон). К классу А относят те же волокнистые материалы, по пропитанные полиамидными смолами, масляно-смоляными и поливинилацетатными лаками. К классу Е принадлежат пластические массы с органическим наполнителем, где в качестве связующего используют фенолоформальдегиды и подобные им смолы (гетинакс, текстолит, пресс-порошки с наполнителями из древесной муки и т. п.) Сюда же относят эпоксидные, полиэфирные, полиуретяновые смолы и компаунды. К классу В относят материалы, для которых характерно большое содержание неорганических компонентой. Это диэлектрики на основе слюды, стекловолокна, асбеста с органическим связующим, например стеклоткань, стеклотекстолит на фенолоформальдегидной смоле. К классу F относят материалы на основе слюды, стекловолокна и асбеста, полученные с применением органических связующих и пропитывающих материалов повышенной нагревостойкости (кремнийорганических, эпоксидных смол). К классу Н относят кремнийорганические лаки и резины, а также композиционные материалы, состоящие из слюды, стеклянных полокон, асбеста, склеенных с помощью кремнийорганическнх смол н лаков, отличающихся высокой нагрсвостойкостыо. К классу С относят преимущественно диэлектрики неорганического происхождения, совершенно без склеивающих или пропитывающих органических составов. Это слюда, стекло, кварц; асбест, микалекс. Из органических электроизоляционных материалов в класс С входят только фторопласт-4 и полиимиды (пленки, волокна и т. п.). Теплопроводность. Тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока в окруженных изоляцией проводниках и магнитопроводах, в различных электрических аппаратах и приборах, а так же тепло, выделяющееся вследствие диэлектрических потерь в изоляции, должно проходить через слой изоляции в окружающую среду. Теплопроводность изоляции влияет на степень нагрева проводников, магнитопроводов, на электрическую прочность самой изоляции и на стойкость материала к термоударам. Тепловое расширение. Это свойство диэлектриков, как и других материалов, оценивают температурным коэффициентом длины (линейного расширения) ТК l. Средние значения ТК l некоторых электроизоляционных материалов в интервале температур от 20 до 100° С приведены в табл, 10.3. Холодостойкость — способность электрической изоляции работать при низких температурах без недопустимого ухудшения эксплуатационных характеристик. При низких температурах, как правило, электрические свойства изоляционных материалов улучшаются, однако ряд механических свойств ухудшается.
Органические полимеры Органические полимеры используют для изготовления электрический изоляции. Полимерами называются молекулярные соединения, молекулы которых состоят из большого числа структурно повторяющихся звеньев – мономеров. Полимеризация — это химическая реакция, при которой из ннзкомолекулярного соединения (мономера) получают высокомолекулярное соединение (полимер) без изменения элементарного химического состава вещества. Обычной предпосылкой для возможности осуществления процесса полимеризации является наличие в молекулах мономера кратных связей (двойных или тройных) между атомами углерода. Непрочная двойная или тройная связь под влиянием тех или иных факторов (повышенных температуры и давления, действия катализаторов, радиационного облучения) разрывается и сближающиеся молекулы соединяются друг с другом, образуя цепочку из одинаковых повторяющихся звеньев. Например, из стирола (мономера) - органической бесцветной жидкости, имеющей состав С8H8 и строение молекулы в результате реакции полимеризации получают твердое вещество-полистирол (полимер); его молекула имеет строение Здесь n - степень полимеризации, т. е. число молекул мономера, объединяющихся в одну молекулу полимера. Для полистирола величина п может доходить до 6000 и более. Поликонденсация — это химическая реакция между разнородными низкомолекулярными соединениями (мономерами), при которой образование высокомолекулярного соединения идет с выделением побочных веществ, например воды, водорода, аммиака и др. Диэлектрики, полученные в результате реакции поликонденсации, как правило, обладают несколько пониженными электроизоляционными свойствами по сравнению с диэлектриками, полученными в результате полимеризации. Основными причинами этого является наличие в поликонденсационных диэлектриках побочных веществ, которые, разлагаясь на ионы, увеличивают электропроводность материала. По характеру строения молекул полимеры делят на линейные и пространственные. Молекулы линейных полимеров имеют вид цепочек или нитей, изогнутых и переплетенных друг с другом. Отношение, длины молекулы к ее поперечным размерам чрезвычайно велико и может доходить до 1000 (например, у полистирола). Молекулы пространственных (трехмерных) полимеров развиты в пространстве в различных направлениях более равномерно, так что они имеют более компактную форму. Линейные полимеры сравнительно гибки и эластичны; многие из них при умеренном повышении температуры размягчаются, а затем расплавляются, например капрон, нейлон. Пространственные полимеры обладают большей жесткостью; размягчение их происходит лишь при высоких температурах, а многие из них еще до достижения температуры размягчения химически разрушаются (сгорают, обугливаются). Линейные полимеры растворяются в подходящих по составу растворителях. Пространственные полимеры растворяются с трудом, многие из них практически нерастворимы. По тепловым свойствам полимеры подразделяют на термо пластичные и термореактивные материалы. Термопластичные материалы (термопласты) при нагревании размягчаются и постепенно превращаются в густые жидкости. Этим свойством термопластичных материалов пользуются при изготовлении из них гибких изделий: пленок, нитей, а также при производстве деталей методом литья под давлением. К этой группе следует отнести полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид и др. В настоящее время термопластичные материалы составляют примерно 75% всех потребляемых мировой электротехнической промышленностью полимерных материалов. Термореактивные (термоотверждающиеся) материалы при нагревании в исходном состоянии плавятся, но при достаточной выдержке при высокой температуре затвердевают с необратимым изменением свойств, т. е. приобретают значительную механическую прочность и твердость, теряя при этом способность плавиться и растворяться. К термореактивным диэлектрикам относят резольные смолы и пластмассы на их основе (гетинакс, текстолит), кремнийорганические и эпоксидные смолы и др.
|
Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 539; Нарушение авторского права страницы