3.2. Электрическая прочность диэлектриков.

Диэлектрик, находящийся в электрическом поле, при определенном значении напряженности электрического поля теряет изоляционные свойства. Это явление носит название пробоя, а значение напряжения при котором происходит пробой – электрической прочностью диэлектрика. Электрическая прочность определяется пробивным напряжением, отнесенным к толщине диэлектрика в месте пробоя:

E_пр = U_пр/h

На практике обычно измеряют электрическую прочность в киловольтах на миллиметр. Электрическая прочность существенно зависит от расстояния между электродами и их формы, от большого числа разнообразных физико-технических параметров.

При нормальных условиях электрическая прочность воздуха при расстоянии между электродами в 1 см составляет 3.2 кВ/мм.

Для твердых и жидких диэлектриков очень характерна зависимость электрической прочности от наличия и состава примесей. Например, электрическая прочность трансформаторного масла составляет 4кВ/мм, но после тщательной очистки от воды этот показатель увеличивается до 20-25 кВ/мм. Наличие твердых примесей искажает картину поля, делает его неравномерным, приводит к появлению зон локального перенапряжения.

Реальные диэлектрики отличаются от идеальных, прежде всего наличием в теле диэлектрика микропор, в особенности на поверхности раздела “электрод-диэлектрик”. Это является одним из главных факторов ухудшения свойств электрической изоляции в процессе эксплуатации, т.н. старения диэлектриков.

Старение диэлектриков - ухудшение характеристик диэлектриков при их эксплуатации.

Основной механизм старения диэлектриков - воздействие частичных разрядов. Дело в том, что в энергетике на диэлектрики действуют, как правило, переменные электрические поля. При этом при действии переменного напряжения определенной амплитуды в газовых или воздушных порах возникают частичные разряды.

Частичный разряд - локальный лавинный разряд в газовой поре диэлектрика.

3.3. Тепловые и механические характеристики материалов.

3.3.1. Тепловые характеристики материалов.

К важнейшим тепловым свойствам диэлектриков относятся нагревостойкость, холодостойкость и тепловое расширение.

Температура - это понятие, введенное для характеристики энергии, которой обладают молекулы вещества. Для материалов вводят несколько характерных температурных точек, указывающих работоспособность и поведение материалов при изменении температуры.

Нагревостойкость - максимальная температура, при которой не уменьшается срок службы материала.

По этому параметру все материалы разделены на классы нагревостойкости.

Обозначение класса	Y	A	E	B	F	H	C
Рабочая температура, С	90	105	120	130	155	180	Выше 180

К классу Y относятся волокнистые материалы на основе целлюлозы и шелка ( бумаги, картоны, непропитанные ткани), если они не пропитаны специальными средствами.

К классу А относятся те же материалы, защищенные внешней изоляцией, пропитанные специальными лаками. К классу А относятся изоляция эмаль-проводов на масляно-смоляных лаках.

К классу Е относятся пластмассы с органическим наполнителем, такие как текстолит, гетинакс.

К классам Y, А, Е относятся в основном органические электроизоляционные материалы.

В класс В входят материалы с большим содержанием неорганических компонентов, например асбестовые материалы с органическими пропитками.

К классам F, Н принадлежат изделия из стекловолокна с эпоксидными или кремнийорганическими пропитывающими материалами.

Класс С образуют чисто неорганические материалы: слюда, кварц, асбест и т.п.

Теплостойкость - температура, при которой происходит ухудшение характеристик при кратковременном ее достижении.

Термостойкость - температура, при которой происходят химические изменения материала.

Морозостойкость - способность работать при пониженных температурах (этот параметр важен для резин).

Ухудшение изоляционных свойств может происходить при длительном действии относительно небольших температур. Повышение скорости химических реакций в изоляции вызывает тепловое старение изоляции. Старение изоляции проявляется в виде повышения твердости и хрупкости, образования трещин, снижении электрической прочности. В среднем повышение температуры на каждые 10 градусов уменьшает продолжительность старения изоляции вдвое. На скорость старения существенное влияние оказывает наличие повышенной концентрации кислорода, озона или химически активных реагентов, воздействие прямых солнечных лучей. С вопросами допустимой температуры тесно связаны меры пожарной безопасности и взрывобезопасности оборудования.

При работе нескольких материалов в условиях механического контакта необходимо учитывать тепловое расширение диэлектриков, которое оценивают температурным коэффициентом линейного расширения. Органические диэлектрики имеют резко повышенные ТКЛР по сравнению с неорганическими.