Газообразные и жидкие диэлектрики. Жидкость диэлектрическая

Жидкие диэлектрики — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Жидкими диэлектриками являются насыщенные ароматические, хлорированные и фторированные углеводороды, ненасыщенные парафиновые и вазелиновые масла, кремнийорганические соединения (полиорганосилоксаны), сжиженные газы, дистиллированная вода, расплавы некоторых халькогенидов и др. Для жидких диэлектриков характерна ковалентная связь электронов в молекулах, а между молекулами действуют ван-дер-ваальсовые силы.

Жидкие диэлектрики применяются в электроизоляционной технике в качестве пропитывающих и заливочных составов при производстве электро- и радиотехнической аппаратуры: в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. По применению они делятся на жидкости для конденсаторов, кабелей, циркулярных систем охлаждения выпрямительных установок и турбогенераторов, масляных выключателей. Электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и теплопроводность жидких диэлектриков имеет более высокие значения по сравнению с воздухом и другими газами при атмосферном давлении. Поэтому электроизоляционные жидкие диэлектрики должны обеспечивать повышение электрической прочности твердой пористой изоляции, отвод тепла от обмоток трансформатора, гашение электрической дуги в масляных выключателях. В импульсном электрическом поле их электрическая прочность возрастает.

Основными характеристиками диэлектрических жидкостей являются диэлектрическая проницаемость, электропроводность и электрическая прочность.

Диэлектрическая проницаемость является истинной характеристикой жидкостей и характеризуется дипольным моментом и поляризуемостью молекул. Собственная проводимость жидких диэлектриков имеет электронную и ионную составляющие. Она обусловлена автоэлектронной эмиссией с катода, электролитической диссоциацией молекул, ионизацией молекул. Электрические свойства жидких диэлектриков в значительной мере зависят от степени их очистки. Загрязнения, как правило, снижают электрическую прочность жидких диэлектриков и увеличивают проводимость за счет возрастания количества ионов и заряженных коллоидных частиц.

Проводимость жидкостей определяется ионизацией молекул и наличием в жидкости примесей. Основными примесями, уменьшающими электрическую прочность, являются микрочастицы, микропузырьки и вода. Очистка диэлектрических жидкостей (дистилляцией, частичной кристаллизацией, адсорбцией, ионным обменом) приводит к уменьшению электропроводности и диэлектрических потерь и возрастанию электрической прочности. Электрическая прочность в значительной степени является технологической характеристикой жидкого диэлектрика и электродов, способов приготовления и эксплуатации изоляционного промежутка. На нее влияют не только те примеси, которые определяют электропроводность, но и форма и материал электродов, длительность импульса, наличие пузырьков.

Наиболее распространенными жидкими диэлектриками, применяемыми в качестве электроизоляционных материалов, являются:

нефтяные масла — трансформаторное, конденсаторное и кабельное;

синтетические жидкие диэлектрики — полихлордифенил (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические;

растительные технические масла (касторовое, льняное, конопляное и тунговое) в электроизоляционной технике применяются ограниченно.

Нефтяные масла — слабовязкие, практически неполярные жидкости. По химическому составу представляют смесь различных углеводородов парафинового, нафтенового, ароматического и нафтено-ароматического рядов с небольшим (до 1% масс) содержанием присадок, улучшающих их стойкость к термоокислительному старению, а также температурно-вязкостные характеристики. Нефтяное трансформаторное масло получило наиболее широкое применение в высоковольтных аппаратах: трансформаторах, масляных выключателях, высоковольтных водах. Нефтяное трансформаторное масло является неполярным диэлектриком. Поэтому в чистом масле диэлектрические потери обусловлены в основном токами проводимости, величина которых мала, следовательно, малы и диэлектрические потери. При 20оС и 100 Гц = 2, 2-2, 3, = 1010-1013Ом.м, Епр= 10-28 кВ/мм. В механизме пробоя основное влияние на образование газоразрядного канала проводимости имеет нерастворенная в масле полярная полупроводящая и проводящая примесь. Вода, растворенная в масле, увеличивает электропроводность и электрические потери, но мало влияет на электрическую прочность. Вода, выделенная в виде мелкодисперсных капель, вызывает резкое увеличение неоднородности поля, что приводит к снижению пробивного напряжения.

Нефтяное конденсаторное масло получают из трансформаторного путем его более глубокой очистки адсорбентами. Его электрические свойства лучше, чем у трансформаторного масла. При 20оС и 1 Гц = 2, 1-2, 3, = 1011-1012Ом.м, Епр= 14-18 кВ/мм. Используют для пропитки бумажных конденсаторов, в особенности силовых. При пропитке в результате заполнения пор бумаги маслом увеличиваются диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность бумаги, следовательно, возрастают емкость конденсатора и его рабочее напряжение.

Нефтяное кабельное масло применяют для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей с рабочим напряжением до 35 кВ в свинцовой или алюминиевой оболочке, а также для заполнения металлических оболочек маслонаполненных кабелей на напряжение до 110кВ и выше.

Конденсаторные масла отличаются от трансформаторных масел более тщательной очисткой и меньшими значениями tg (до 2.10-4). Недостатки нефтяных масел — пожаро- и взрывоопасность, невысокая стойкость к тепловому и электрическому старению, гигроскопичность.

Наибольшее применение получили синтетические жидкости на основе хлорированных углеводородов (совол, совтол), что связано с их высокой термической устойчивостью, электрической стабильностью, негорючестью. Однако в связи с токсичностью хлорированных углеводородов их применение сначала ограничивалось, а в настоящее время почти повсеместно запрещено.

Жидкие диэлектрики на основе кремнийорганических соединений (полиорганосилоксанов) являются нетоксичными и экологически безопасными. Они не вызывают коррозии металлов, обладают очень низкой гигроскопичностью и морозостойкостью. Эти жидкости представляют собой полимеры с низкой степенью полимеризации, в молекулах которых содержится повторяющаяся силоксанная группировка: Кремний-кислородная связь имеет высокую термическую и химическую стойкость, поэтому кремнийорганические соединения устойчивы при высоких температурах (до 250 оС). По своим диэлектрическим характеристикам полиорганосилоксановые жидкости приближаются к неполярным диэлектрикам. При 20 оС и 100 Гц = 2, 4-2, 8, = 1011-1012Ом.м, Епр= 14-18 кВ/мм. Полиорганосилоксановые жидкости используют в импульсных трансформаторах, специальных конденсаторах, работающих при повышенной температуре, блоках радио- и электронной аппаратуры и в некоторых других случаях. Их недостаток — сравнительно быстрая воспламеняемость, кроме того, они значительно дороже нефтяных масел.

Жидкие диэлектрики на основе фторорганических соединений отличаются негорючестью, высокой химической, окислительной и термической стабильностью, высокими электрофизическими и теплопередающими свойствами. Молекулы фторорганических жидкостей состоят из атомов углерода и фтора, при этом молекулярную цепь образуют атомы углерода. Фторорганические жидкости — неполярные диэлектрики. При 20 оС и 100 Гц = 2, 2-2, 5, ρ = 1012-1014Ом.м, Епр= 12-19 кВ/мм. Они обеспечивают более интенсивный отвод тепла от охлаждаемых обмоток и магнитопроводов трансформатора, чем нефтяные масла и кремнийорганические соединения. Применяются для наполнения небольших трансформаторов, блоков электронного оборудования и других электрических аппаратов в тех случаях, когда рабочие температуры велики для других видов жидких диэлектриков. Некоторые перфторированные жидкие диэлектрики могут использоваться для создания испарительного охлаждения в силовых трансформаторах. Недостатки — токсичность некоторых видов фторорганических жидкостей, высокая стоимость.

К растительным маслам относятся касторовое, тунговое, льняное, конопляное. Растительные масла — слабополярные диэлектрики. Касторовое масло имеет высокую нагревостойкость и используется как пластификатор и для пропитки бумажных конденсаторов. Тунговое, льняное и конопляное масла относятся к «высыхающим» маслам. Высыхание обусловлено не испарением жидкости, а химическим процессом, в основе которого лежит окислительная полимеризация. Используются в качестве пленкообразующих в лаках (в том числе электроизоляционных), эмалях и красках.

Касторовое масло получается из семян клещевины; иногда используется для пропитки бумажных конденсаторов. Плотность касторового масла 0, 95-0, 97 Мг/м3, температура застывания от минус 10 до минус 180 °С; диэлектрическая постоянная Ɛ равна 4, 0 - 4, 5 при температуре 200 °С; Епр=15-20 Мв/м. Касторовое масло не растворяется в бензине, но растворяется в этиловом спирте.

Льняное масло золотисто - желтого цвета получается из семян льна. Его плотность 0, 93-0, 94 Мг/м3, температура застывания - около -200 °С.

Тунговое (древесное) масло получают из семян тунгового дерева, которое разводится на Дальнем Востоке и на Кавказе. Тунговое масло не является пищевым и даже токсично. Плотность тунгового масла — 94 Мг/м3, температура застывания — от 0 до минус 50 °С.По сравнению с льняным маслом тунговое высыхает быстрее. Оно даже в толстом слое высыхает более равномерно и дает водонепроницаемую пленку, чем льняное.

Высыхающие масла применяются в электропромышленности для изготовления электроизоляционных масляных лаков, лакотканей, для пропитки дерева и для других целей. В последнее время наблюдается тенденция к замене высыхающих масел синтетическими материалами. Невысыхающие масла могут применяться в качестве жидких диэлектриков.

megabook.ru

жидкие диэлектрики - это... Что такое жидкие диэлектрики?

жидкости с низкой электропроводностью (10–10 Ом–1·см–1). Используются в электротехнике как изоляционные материалы, наибольшее применение имеют минеральные масла (в трансформаторах, конденсаторах и т. д.).

ЖИ́ДКИЕ ДИЭЛЕ́КТРИКИ, молекулярные жидкости, удельное электрическое сопротивление которых превышает 1010 Ом см. Как и твердые диэлектрики, жидкие диэлектрики поляризуются в электрических полях: для них характерна электронная и ориентационная поляризация. Диэлектрическая проницаемость (см. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ) (статическая) жидких диэлектриков может достигать значений 102 (для частоты 104Гц). В сильных электрических полях происходит электрический пробой жидких диэлектриков, механизм которого (тепловой или электронный) зависит от природы жидкости, ее чистоты, температуры, и др. Жидкими диэлектриками являются насыщенные ароматические, хлорированные и фторированные углеводороды, ненасыщенные парафиновые и вазелиновые масла, кремнийорганические соединения (полиорганосилоксаны), сжиженные газы, дистиллированная вода, расплавы некоторых халькогенидов и др. Для жидких диэлектриков характерна ковалентная связь (см. КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ) электронов в молекулах, а между молекулами действуют ван-дер-ваальсовые силы (см. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ). Жидкие диэлектрики применяются в электроизоляционной технике в качестве пропитывающих и заливочных составов при производстве электро- и радиотехнической аппаратуры: в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. По применению они делятся на жидкости для конденсаторов, кабелей, циркулярных систем охлаждения выпрямительных установок и турбогенераторов, масляных выключателей. Электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и теплопроводность жидких диэлектриков имеет более высокие значения по сравнению с воздухом и другими газами при атмосферном давлении. Поэтому электроизоляционные жидкие диэлектрики должны обеспечивать повышение электрической прочности твердой пористой изоляции, отвод тепла от обмоток трансформатора, гашение электрической дуги в масляных выключателях. В импульсном электрическом поле их электрическая прочность возрастает. Основными характеристиками диэлектрических жидкостей являются диэлектрическая проницаемость, электропроводность и электрическая прочность. Диэлектрическая проницаемость является истинной характеристикой жидкостей и характеризуется дипольным моментом и поляризуемостью молекул. Собственная проводимость жидких диэлектриков имеет электронную и ионную составляющие. Она обусловлена автоэлектронной эмиссией с катода, электролитической диссоциацией молекул, ионизацией молекул. Электрические свойства жидких диэлектриков в значительной мере зависят от степени их очистки. Загрязнения, как правило, снижают электрическую прочность жидких диэлектриков и увеличивают проводимость за счет возрастания количества ионов и заряженных коллоидных частиц. Проводимость жидкостей определяется ионизацией молекул и наличием в жидкости примесей. Основными примесями, уменьшающими электрическую прочность, являются микрочастицы, микропузырьки и вода. Очистка диэлектрических жидкостей (дистилляцией, частичной кристаллизацией, адсорбцией, ионным обменом) приводит к уменьшению электропроводности и диэлектрических потерь и возрастанию электрической прочности. Электрическая прочность в значительной степени является технологической характеристикой жидкого диэлектрика и электродов, способов приготовления и эксплуатации изоляционного промежутка. На нее влияют не только те примеси, которые определяют электропроводность, но и форма и материал электродов, длительность импульса, наличие пузырьков. Наиболее распространенными жидкими диэлектриками, применяемыми в качестве электроизоляционных материалов, являются: нефтяные масла — трансформаторное, конденсаторное и кабельное; синтетические жидкие диэлектрики — полихлордифенил (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические; растительные технические масла (касторовое, льняное, конопляное и тунговое) в электроизоляционной технике применяются ограниченно. Нефтяные электроизоляционные масла Нефтяные масла — слабовязкие, практически неполярные жидкости. По химическому составу представляют смесь различных углеводородов парафинового, нафтенового, ароматического и нафтено-ароматического рядов с небольшим (до 1% масс) содержанием присадок, улучшающих их стойкость к термоокислительному старению, а также температурно-вязкостные характеристики. Нефтяное трансформаторное масло получило наиболее широкое применение в высоковольтных аппаратах: трансформаторах, масляных выключателях, высоковольтных водах. Нефтяное трансформаторное масло является неполярным диэлектриком. Поэтому в чистом масле диэлектрические потери обусловлены в основном токами проводимости, величина которых мала, следовательно, малы и диэлектрические потери. При 20оС и 100 Гц = 2,2—2,3, = 1010-1013Ом.м, Епр= 10—28 кВ/мм. В механизме пробоя основное влияние на образование газоразрядного канала проводимости имеет нерастворенная в масле полярная полупроводящая и проводящая примесь. Вода, растворенная в масле, увеличивает электропроводность и электрические потери, но мало влияет на электрическую прочность. Вода, выделенная в виде мелкодисперсных капель, вызывает резкое увеличение неоднородности поля, что приводит к снижению пробивного напряжения. Нефтяное конденсаторное масло получают из трансформаторного путем его более глубокой очистки адсорбентами. Его электрические свойства лучше, чем у трансформаторного масла. При 20оС и 1 Гц = 2,1—2,3, = 1011-1012Ом.м, Епр= 14—18 кВ/мм. Используют для пропитки бумажных конденсаторов, в особенности силовых. При пропитке в результате заполнения пор бумаги маслом увеличиваются диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность бумаги, следовательно, возрастают емкость конденсатора и его рабочее напряжение. Нефтяное кабельное масло применяют для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей с рабочим напряжением до 35 кВ в свинцовой или алюминиевой оболочке, а также для заполнения металлических оболочек маслонаполненных кабелей на напряжение до 110кВ и выше. Конденсаторные масла отличаются от трансформаторных масел более тщательной очисткой и меньшими значениями tg (до 2.10-4). Недостатки нефтяных масел — пожаро- и взрывоопасность, невысокая стойкость к тепловому и электрическому старению, гигроскопичность. Синтетические жидкие диэлектрики Наибольшее применение получили синтетические жидкости на основе хлорированных углеводородов (совол, совтол), что связано с их высокой термической устойчивостью, электрической стабильностью, негорючестью. Однако в связи с токсичностью хлорированных углеводородов их применение сначала ограничивалось, а в настоящее время почти повсеместно запрещено. Жидкие диэлектрики на основе кремнийорганических соединений (полиорганосилоксанов) являются нетоксичными и экологически безопасными. Они не вызывают коррозии металлов, обладают очень низкой гигроскопичностью и морозостойкостью. Эти жидкости представляют собой полимеры с низкой степенью полимеризации, в молекулах которых содержится повторяющаяся силоксанная группировка: Кремний-кислородная связь имеет высокую термическую и химическую стойкость, поэтому кремнийорганические соединения устойчивы при высоких температурах (до 250оС). По своим диэлектрическим характеристикам полиорганосилоксановые жидкости приближаются к неполярным диэлектрикам. При 20оС и 100 Гц = 2,4—2,8, = 1011-1012Ом.м, Епр= 14—18 кВ/мм. Полиорганосилоксановые жидкости используют в импульсных трансформаторах, специальных конденсаторах, работающих при повышенной температуре, блоках радио- и электронной аппаратуры и в некоторых других случаях. Их недостаток — сравнительно быстрая воспламеняемость, кроме того, они значительно дороже нефтяных масел. Жидкие диэлектрики на основе фторорганических соединений отличаются негорючестью, высокой химической, окислительной и термической стабильностью, высокими электрофизическими и теплопередающими свойствами. Молекулы фторорганических жидкостей состоят из атомов углерода и фтора, при этом молекулярную цепь образуют атомы углерода. Фторорганические жидкости — неполярные диэлектрики. При 20оС и 100 Гц = 2,2—2,5, = 1012-1014Ом.м, Епр= 12—19 кВ/мм. Они обеспечивают более интенсивный отвод тепла от охлаждаемых обмоток и магнитопроводов трансформатора, чем нефтяные масла и кремнийорганические соединения. Применяются для наполнения небольших трансформаторов, блоков электронного оборудования и других электрических аппаратов в тех случаях, когда рабочие температуры велики для других видов жидких диэлектриков. Некоторые перфторированные жидкие диэлектрики могут использоваться для создания испарительного охлаждения в силовых трансформаторах. Недостатки — токсичность некоторых видов фторорганических жидкостей, высокая стоимость. Растительные масла К растительным маслам относятся касторовое, тунговое, льняное, конопляное. Растительные масла — слабополярные диэлектрики. Касторовое масло имеет высокую нагревостойкость и используется как пластификатор и для пропитки бумажных конденсаторов. Тунговое, льняное и конопляное масла относятся к «высыхающим» маслам. Высыхание обусловлено не испарением жидкости, а химическим процессом, в основе которого лежит окислительная полимеризация. Используются в качестве пленкообразующих в лаках (в том числе электроизоляционных), эмалях и красках.

dic.academic.ru

Жидкие диэлектрики

Содержание

Введение. 2

1.   Жидкие диэлектрики. 4

1.1.   Применение жидких диэлектриков. 4

1.2.   Электропроводность жидких диэлектриков. 5

1.3.   Пробой жидких диэлектриков, основные понятия. 8

1.4.   Особенности пробоя жидких диэлектриков. 8

2.   Общие требования и свойства трансформаторных масел. 11

2.1.   Назначение трансформаторного масла. 14

Список использованной литературы.. 16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Все вещества по электрическим свойствам условно делятся на три группы: проводники, диэлектрики и полупроводники. Диэлектрики отличаются от других веществ прочными связями электрических положительных и отрицательных зарядов, входящих в их состав. Вследствие этого электроны и ионы не могут свободно перемещаться под влиянием приложенной разности потенциалов. В отличие от диэлектриков в проводниках электрического тока электрические заряды не имеют таких связей, поэтому в проводниках электроны могут свободно перемещаться, создавая явление электрического тока. Практически в диэлектриках в силу ряда причин всегда имеется некоторое количество слабо связанных зарядов, способных перемещаться внутри вещества на большие расстояния. Иными словами, диэлектрики не являются абсолютными непроводниками электрического тока. Однако в нормальных условиях таких зарядов в диэлектриках очень мало, и обусловленный ими электрический ток, называемый током утечки, невелик. Обычно к диэлектрикам относятся вещества, имеющие удельную электрическую проводимость не больше 10-7 – 10-8 См/м, проводникам – имеющие проводимость больше 107 См/м. К диэлектрикам относятся все газы (включая пары металлов), многие жидкости, кристаллические, стеклообразные, керамические, полимерные вещества. Поскольку свойства вещества сильно зависят от его агрегатного состояния, обычно рассматривают отдельно физические явления в газообразных, жидких и твёрдых диэлектриках.

 

 

Жидкие диэлектрики молекулярные жидкости, удельное электрическое сопротивление которых превышает 1010 Ом см. Как и твердые диэлектрики, жидкие диэлектрики поляризуются в электрических полях: для них характерна электронная и ориентационная поляризация. Диэлектрическая проницаемость (статическая) жидких диэлектриков может достигать значений 102 (для частоты 104 Гц). В сильных электрических полях происходит электрический пробой жидких диэлектриков, механизм которого (тепловой или электронный) зависит от природы жидкости, ее чистоты, температуры, и др.

Жидкими диэлектриками являются насыщенные ароматические, хлорированные и фторированные углеводороды, ненасыщенные парафиновые и вазелиновые масла, кремнийорганические соединения (полиорганосилоксаны), сжиженные газы, дистиллированная вода, расплавы некоторых халькогенидов и др. Для жидких диэлектриков характерна ковалентная связь электронов в молекулах, а между молекулами действуют ван-дер-ваальсовые силы.

Жидкие диэлектрики применяются в электроизоляционной технике в качестве пропитывающих и заливочных составов при производстве электро и радиотехнической аппаратуры: в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. По применению они делятся на жидкости для конденсаторов, кабелей, циркулярных систем охлаждения выпрямительных установок и турбогенераторов, масляных выключателей. Электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и теплопроводность жидких диэлектриков имеет более высокие значения по сравнению с воздухом и другими газами при атмосферном давлении. Поэтому электроизоляционные жидкие диэлектрики должны обеспечивать повышение электрической прочности твердой пористой изоляции, отвод тепла от обмоток трансформатора, гашение электрической дуги в масляных выключателях. В импульсном электрическом поле их электрическая прочность возрастает.

В жидких диэлектриках бывают два основных механизма электропроводности: ионный и молионный. Ионная электропроводность определяется диссоциацией молекул жидкости, а также содержанием различных примесей или загрязнений, которые часто встречаются на практике, так как жидкости легко загрязняются.

В технически чистых жидких диэлектриках всегда содержатся те или иные примеси, обычно легче диссоциирующие, чем основной диэлектрик, поэтому проводимость в них сильно зависит от чистоты жидкости: на собственную проводимость диэлектрика накладывается примесная проводимость. В зависимости от природы жидкого диэлектрика в нём могут быть разные диссоциирующие примеси. Например, нефтяному электроизоляционному маслу сопутствуют некоторые органические кислоты; само масло является химически нейтральным углеводородом. Эти кислоты благодаря лёгкой диссоциации заметно повышают удельную проводимость масла. Загрязнением в жидком диэлектрике, в частности в том же масле, является и вода, попадающая в него непосредственно из атмосферного воздуха благодаря известной гигроскопичности масла.

Вода в жидком диэлектрике может быть в трёх состояниях: а) молекулярно- растворённое; б) в виде эмульсии, то есть в виде мельчайших капель, находящихся в жидком диэлектрике во взвешенном состоянии; в) в виде избыточной воды, не удерживающейся в эмульсии, выпадающей из неё. Избыточная вода или тонет в диэлектрике, если его плотность меньше 1000 кг/м3 (например, нефтяное масло), или всплывает на его поверхности, если плотность диэлектрика больше 1000 кг/м3 (например, хлорированный дифенил – совол).

Вода в жидком диэлектрике может переходить из одного состояния в другое при изменении температуры за счёт изменения растворяющей способности диэлектрика. При повышении температуры растворяющая способность увеличивается и эмульсионная вода полностью или частично переходит в молекулярно растворённое состояние, а избыточная вода – в эмульсионное в зависимости от значения температуры. При понижении температуры происходит обратный процесс. При длительном воздействии высокой температуры сказывается эффект сушки (испарения воды) жидкого диэлектрика. Гигроскопичность жидкости зависит от её состава и от наличия полярных молекул. Полярные молекулы, как правило, отличаются большой активностью, поэтому полярные жидкости легче смешиваются с различными примесями и загрязнениями.

Жидким загрязнением может быть не только вода, но и какая – либо другая посторонняя жидкость.

Остановимся на растворимости в масле различных газов. Жидкие диэлектрики в обычных условиях всегда содержат растворённый газ; в частности, большой способностью к растворению газов отличается нефтяное масло. Разные газы по – разному растворяются в жидкости. Эта их способность обычно определяется в процентах по объёму (коэффициент растворимости). Для примера ниже приведены значения коэффициента растворимости в масле для некоторых газов: воздух 9.4; азот 8.6; кислород 16; углекислый газ 120; водород 7.

Благодаря этому состав воздуха, растворённого в масле, отличается от состава атмосферного воздуха. Обычно атмосферный воздух содержи 78% азота и 21% кислорода (по объёму), а в масле соотношение их будет таким: 69.8% азота и 30.2% кислорода.

Изменение температуры по – разному влияет на растворимость газов в масле. Например, при повышении температуры от 20 до 800С растворимость водорода и азота увеличивается, кислорода несколько понижается, а углекислого газа резко падает.

 Рассмотрим ионную электропроводность жидких диэлектриков как основной её вид. Собственная ионная проводимость зависит от способности молекул к диссоциации. Легче диссоциируют молекулы, обладающие чисто ионными связями, так называемые гетерополярные. Диссоциация молекул жидкости происходит и без воздействия электрического поля; установлено, что отношение количества диссоциированных молекул в данном объёме жидкостей к их общему количеству, называемое степенью диссоциации, зависит от относительной диэлектрической проницаемости жидкости. В соответствии с этим правилом полярные жидкости, имеющие большую диэлектрическую проницаемость, имеют повышенную степень диссоциации и повышенную собственную проводимость. У жидкостей неполярных, например нефтяного электроизоляционного масла, собственная проводимость очень мала из – за слабой способности молекул углеводородов к диссоциации. У таких жидкостей электропроводность в основном носит примесный характер, а проводимость зависит как от свойств примеси, так и от её содержания в диэлектрике. Полярные жидкости особенно чувствительны к примесям. Это объясняется тем, что степень диссоциации молекул примесей в жидкости с большой относительной диэлектрической проницаемостью выше, чем в жидкости с малой диэлектрической проницаемостью. В связи с такой особенностью полярных жидкостью у них часто бывает затруднительно отделить собственную проводимость от примесной.

Рассмотрим закономерности молионной электропроводности. При помощи современных оптических микроскопов с большой разрешающей способностью в жидкости можно обнаружить коллоидные частицы разного происхождения и проследить за характером их движения в электрическом поле. Коллоидные частицы переносятся электрическим полем к электроду определённого знака (при определённом напряжении). Для коллоидных частиц примесной жидкости знак заряда частицы зависит от соотношения относительных диэлектрических проницаемостей основной жидкости и примесей. Если относительная диэлектрическая проницаемость примеси меньше, чем основной жидкости, то частицы примеси заряжаются отрицательно, в противном случае – положительно. В случае неоднородного электрического поля коллоидные частицы стремятся в зону максимальной напряжённости электрического поля, к электроду соответствующего знака, вследствие этого концентрация загрязнений здесь сильно повышается за счёт известного снижения её в других зонах. Вообще при молионной электропроводности со временем частицы загрязнений сосредоточиваются у электродов, и таким образом происходит очистка жидкостей от загрязнений. При переменном напряжении вследствие непрерывного изменения направления движения коллоидных частиц эффект очистки от них не наблюдается. Вследствие эффекта очистки с течением времени после включения постоянного напряжения удельное сопротивление жидкости увеличивается.

Пробой – потеря электрической прочности под действием напряжённости электрического поля – может иметь место как в образцах различных диэлектриков и систем изоляции, так и в электроизоляционных системах любого электротехнического устройства – от мощных генераторов и высоковольтных трансформаторов до любого бытового прибора. Сочетание в системах изоляции материалов, разных по электрической прочности, может приводить к серьёзным осложнениям в эксплуатации самых разнообразных электротехнических устройств, особенно высокого напряжения, где изоляция работает в сильных электрических полях и может возникнуть её пробой.

Причины пробоя бывают различными; не существует по этому единой универсальной теории пробоя. В любой изоляции пробой приводит к образованию в ней канала повышенной проводимости, достаточно высокой, чтобы произошло короткое замыкание в данном электротехническом устройстве, создающее аварийную ситуацию, по существу выводящую это устройство из строя. Однако в этом отношении пробой может проявлять себя в разных системах изоляции по – разному. В твёрдой изоляции, как правило, канал пробоя сохраняет высокую проводимость после выключения, приведшего к пробою напряжения, явление протекает необратимо. В жидких и газообразных диэлектриках вследствие высокой подвижности их частиц электрическое сопротивление канала пробоя восстанавливается вызвавшего его напряжения практически мгновенно.

Пробой жидких диэлектриков может быть вызван разными процессами, определяющимися в основном состоянием жидкости, степенью её дегазации и чистотой. Наиболее часто в жидком диэлектрике встречается влага. Газы, также, как и вода, могут находиться в жидкости в разных состояниях от молекулярного до сравнительно крупных включений – пузырьков. Как и в газах, в жидкостях в неоднородных электрических полях наблюдаются формы пробоя: неполный пробой – корона, искровой и дуговой разряд. Установлено, что развитие пробоя начинается с формирования оптических неоднородностей в межэлектродном пространстве: в местах образования будущих каналов пробоя жидкость становится малопрозрачной. Наиболее чёткие фотографии позволяют обнаружить густое переплетение микроскопических тёмных нитей – развивающийся пробой древовидной формы. Высказываются предположения, что такие оптические неоднородности связаны с образованием в жидкости газовых пузырей, вызванных её разогревом токами эмиссии, автоионизацией молекул и ёмкостными токами. Однако такая гипотеза пока количественно не проанализирована и не приобрела формы теории.

В теории А.Геманта рассматривается пробой жидкого диэлектрика, содержащего влагу в виде эмульсии. Согласно расчётам Геманта под действием электрического поля капельки влаги вытягиваются, приобретая форму эллипсоидов. При достаточно большой напряжённости поля вытянутые эллипсоиды соединяются между собой, в результате чего в образовавшемся при этом канале происходит разряд.

Экспериментально установлено, что при повышении напряжения в жидкости, содержащей растворённый газ, перед пробоем появляются газовые пузырьки. В результате пробивное напряжение таких жидкостей значительно падает с понижением давления или с приближением к температуре кипения, то есть в условиях, облегчающих образование газовых пузырьков. Причины образования газовых пузырьков рассматривались в теориях Н.Эдлера, П.А.Флоренского, Ф.Ф.Волькенштейна. Согласно теории Эдлера, вблизи электрода имеется слой жидкости с повышенным удельным сопротивлением, содержащий микроскопические зародыши газовых пузырьков. При прохождении тока через этот слой в сильном электрическом поле выделяется такое количество тепла, что при некотором напряжении указанный слой нагревается до температуры кипения, происходит интенсивное газовыделение и наступает пробой. В электроизоляционных маслах, температура кипения которых выше температуры разложения (110 – 1200С), появление газовых пузырьков перед пробоем может быть связано не с испарением жидкости, а с химическим разложением под влиянием нагревания. Кроме того, образование пузырьков и их рост могут происходить под действием газового разряда. В этом случае повышается удельный вес, возрастает вязкость масла, увеличивается температура вспышки. Обработка масел воздействием разрядов называется вольтализацией и находит применение в технике.

В работе, выполненной под руководством Я.И.Френкеля, изучался пробой жидких диэлектриков, содержащих металлические частицы. Было установлено, что сначала частицы приобретают положительный заряд, движутся к катоду, покрывая его толстым рыхлым слоем. Приобретая у катода отрицательный заряд, многие из них движутся к аноду, а с течением времени всё пространство между электродами оказывается заполненным агрегатами частиц, образующих мостики. После этого может произойти пробой. После пробоя частицы с электродов осыпаются на дно сосуда, а между электродами наблюдается тонкая нить – мостик из частиц, сопротивление которой составляет около 25 Ом. Мостик сохраняется около часа, а при пропускании тока – и более длительное время.

Изучение пробоя жидких диэлектриков, содержащих влагу, растворённый газ, примеси твёрдых частиц, весьма важно для практики.

 

 

Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая прочность трансформаторных масел в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические примеси и вода в маслах должны полностью отсутствовать. Низкая температура застывания масел (-45 °С и ниже) необходима для сохранения их подвижности в условиях низких температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150°С для разных марок.

Наиболее важное свойство трансформаторных масел — стабильность против окисления, т.е. способность масла сохранять параметры при длительной работе. В России все сорта применяемых трансформаторных масел ингибированы антиокислительной присадкой — 2,6-дитретичным бутилпаракрезолом (известным также под названиями ионол, агидол-1 и др.). Эффективность присадки основана на ее способности взаимодействовать с активными пероксидными радикалами, которые образуются при цепной реакции окисления углеводородов и являются основными ее носителями. Трансформаторные масла, ингибированные ионолом, окисляются, как правило, с ярко выраженным индукционным периодом.

В первый период масла, восприимчивые к присадкам, окисляются крайне медленно, так как все зарождающиеся в объеме масла цепи окисления обрываются ингибитором окисления. После истощения присадки масло окисляется со скоростью, близкой к скорости окисления базового масла. Действие присадки тем эффективнее, чем длительнее индукционный период окисления масла, и эта эффективность зависит от углеводородного состава масла и наличия примесей неуглеводородных соединений, промотирующих окисление масла (азотистых оснований, нафтеновых кислот, кислородсодержащих продуктов окисления масла).

Международная электротехническая комиссия разработала стандарт (Публикация 296) «Спецификация на свежие нефтяные изоляционные масла для трансформаторов и выключателей». Стандарт предусматривает три класса трансформаторных масел:

I — для южных районов (с температурой застывания не выше -30 °С),

II— для северных районов (с температурой застывания не выше -45°С),

III — для арктических районов (с температурой застывания -60 °С).

Буква А в обозначении класса указывает на то, что масло содержит ингибитор окисления, отсутствие буквы означает, что масло не ингибировано.

Трансформаторные масла работают в сравнительно «мягких» условиях. Температура верхних слоев масла в трансформаторах при кратковременных перегрузках не должна превышать 95 °С. Многие трансформаторы оборудованы пленочными диафрагмами или азотной защитой, изолирующими масло от кислорода воздуха. Образующиеся при окислении некоторые продукты (например, гидроперекиси, мыла металлов) являются сильными промоторами окисления масла. При удалении продуктов окисления срок службы масла увеличивается во много раз. Этой цели служат адсорберы, заполненные силикагелем, подключаемые к трансформаторам при эксплуатации. Срок службы трансформаторных масел в значительной мере зависит также от использования в оборудовании материалов, совместимых с маслом, т. е. не ускоряющих его старение и не содержащих нежелательных примесей. Для высококачественных сортов трансформаторных масел срок службы без замены может составлять 20–25 лет и более.

Перед заполнением электроаппаратов масло подвергают глубокой термовакуумной обработке. Согласно действующему РД 34.45-51.300–97 «Объем и нормы испытаний электрооборудования» концентрация воздуха в масле, заливаемом в трансформаторы с пленочной или азотной защитой, герметичные вводы и герметичные измерительные трансформаторы не должна превышать 0,5 % (при определении методом газовой хроматографии), а содержание воды 0,001 % (мас. доля). В силовые трансформаторы без пленочной защиты и негерметичные вводы допускается заливать масло с содержанием воды 0,0025 % (мас. доля). Содержание механических примесей, определяемое как класс чистоты, не должно быть хуже 11-го для оборудования напряжением до 220 кВ и хуже 9-го для оборудования напряжением выше 220 кВ. При этом показатели пробивного напряжения в зависимости от рабочего напряжения оборудования должны быть равны (кВ):

 

Рабочее напряжение оборудования	Пробивное напряжение масла
До 15 (вкл.)	30
От 15 до 35 (вкл.)	35
От 60 до 150 (вкл.)	55
От 220 до 500 (вкл.)	60
750	65

 

Непосредственно после заливки масла в оборудование допустимые значения пробивного напряжения на 5 кВ ниже, чем у масла до заливки. Допускается ухудшение класса чистоты на единицу и увеличение содержания воздуха на 0,5%.

В этом же РД указаны значения показателей масла, по которым состояние эксплуатационного масла оценивается как нормальное. При превышении этих значений должны быть приняты меры по восстановлению масла или устранению причины ухудшения показателя. Помимо этого даны значения показателей, при которых масло подлежит замене. В табл. 5.4 приведены требования к эксплуатационным маслам. Сорбенты в термосифонных и адсорбционных фильтрах трансформаторов согласно РД 34.20.501–95 «Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации» следует заменять в трансформаторах мощностью свыше 630 кВ·А при кислотном числе масла более 0,1 мг КОН/г, а также при появлении в масле растворенного шлама, водорастворимых кислот и (или) повышении тангенса угла диэлектрических потерь выше эксплуатационной нормы. В трансформаторах мощностью до 630 кВ·А адсорбенты в фильтрах заменяют во время ремонта или при эксплуатации при ухудшении характеристик твердой изоляции. Содержание влаги в сорбенте перед загрузкой в фильтры не должно превышать 0,5 %.

В большинстве трансформаторов, применяемых для энергоснабжения, используется трансформаторное масло, получаемое из нефти. И только часть распределительных трансформаторов заполняется негорючей синтетической жидкостью и часть выполняется в сухом виде, т. е. без заполнения жидким диэлектриком. Как правило, все трансформаторы номинального напряжения выше 35 кВ заполняются трансформаторным маслом. Масло в трансформаторе выполняет две функции: электрической изоляции и передачи тепла от активной части трансформатора к устройствам охлаждения. В качестве диэлектрика трансформаторное масло используется в трех основных типах изоляционных конструкций:

— Чисто масляные промежутки, например, между контактами переключающих устройств.

— Масляные промежутки в комбинации с пропитанной маслом твердой изоляцией.

Например, изоляция между обмотками, имеющими твердую витковую изоляцию и масляный промежуток, подразделенный барьерами из пропитанного маслом электротехнического картона.

— Пропитанная маслом твердая изоляция, например между витками обмотки и в высоковольтных конденсаторных вводах с бумажно-масляной изоляцией. Потери энергии в трансформаторе вызывают нафтен обмоток, магнитной системы, а также деталей конструкции. Нагрев ограничен передачей тепла в окружающее пространство. Благодаря относительно малой вязкости и высокой теплоемкости трансформаторное масло является хорошим переносчиком тепла от наиболее нагретых частей трансформатора к его охлаждающим устройствам.

Трансформаторное масло получают перегонкой и последующей очисткой сырой нефти Оно представляет собой смесь углеводородов в пропорциях в зависимости от месторождения нефти. Углеводороды, грубо говоря, делятся на три класса: нафтеновые, парафиновые и ароматические. Нафтеновые и парафиновые являются насыщенными углеводородами, химически стабильными. Они отличаются друг от друга химической структурой, а также физическими и химическими свойствами. Ароматические — являются ненасыщенными углеводородами и поэтому они менее стабильны и более химически активны. Применяемая за рубежом классификация масел как нафтеновых или парафиновых не означает, что эти масла состоят исключительно из нафтеновых или парафиновых углеводородов, а указывает на преобладание характеристик одного из этих классов в смеси нафтеновых, парафиновых и ароматических углеводородов. Источники нафтеновой нефти встречаются все реже и имеется тенденция все более частого применения парафиновой нефти. Это не приводит к каким либо отрицательным последствиям за исключением возможного повышения температуры застывания, что устраняется с помощью специальных добавок. Трансформаторное масло при работе в трансформаторах подвергается тепловому старению, при этом происходит окисление масла и выделение шлама. За последние десятилетия технологические процессы получения масла были значительно усовершенствованы и позволили увеличить срок эксплуатации масла.

Масла разных изготовителей (разных марок) допускают смешивание в любой пропорции. Для повышения стабильности масла в него добавляют антиокислительные добавки — ингибиторы. Все марки отечественных масел имеют в своем составе ингибиторы. Однако современные масла, благодаря совершенной технологии их изготовления, могут быть высокостабильными и не требовать добавки ингибиторов. Для такого масла может потребоваться введение в него ингибиторов только в случаях трансформаторов с тяжелым режимом работы, например, для очень больших трансформаторов.

 

1. http://www.megabook.ru/Article.asp?AID=632243
2. http://bse.sci-lib.com/article040145.html
3. http://bse.sci-lib.com/article040145.html
4. http://mirsmazok.ru/blogs/modules.php?name=articles&id=720
5. http://www.npo64.ru/transformatornoe-maslo/

znakka4estva.ru

Диэлектрические жидкости - Справочник химика 21

    Величина заряда, возникающего при протекании диэлектрических жидкостей по трубам, зависит не только от вида продукта и материала, из которого сделан трубопровод, но в значительной степени и от скорости протекания. С увеличением скорости величина заряда возра-стает. Поэтому допустимые скорости транспортирования жидкостей-диэлектриков по трубопроводам нормируются. Так, например, допустимая скорость протекания в трубах для метилового и этилового спиртов не должна превышать 2—3 м/с, сложных эфиров, кетонов 9—10 м/с. Эти нормативные требования учитываются в технологических регламентах и не должны нарушаться. [c.48]     Электростатические поля применяются ири теплообмене диэлектрических жидкостей. Обычно электрические поля используются для того, чтобы вызывать большее перемешивание массы жидкости вблизи поверхности теплообмена. [c.322]

    ПОВЕДЕНИЕ СУСПЕНЗИЙ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ [c.25]

    Электрокинетические свойства и устойчивость диэлектрических жидкостей определяют возможность и целесообразность очистки этих жидкостей электрообработкой. Поэтому уместно изложить здесь, кроме конструктивных решений задачи, результаты новейших исследований по электрокинетическим свойствам загрязненных диэлектрических жидкостей и их устойчивости. Применявшиеся при этом методики определения загрязнений в жидкости и некоторые эффекты поведения частиц в электрическом поле могут оказаться полезными как для разработки методов и устройств электроочистки технических жидкостей, так и объяснения наблюдаемых при электроочистке эффектов. [c.41]

    Для тонкой очистки неполярных диэлектрических жидкостей возможно применение устройств, в которых используется совместное воздействие центробежных и электростатических сил. Очистное устройство представляет собой центрифугу непрерывного действия с ротором из поляризующегося диэлектрического материала (фторопласт-3, органическое стекло). [c.49]

    Поведение суспензий диэлектрических жидкостей 25 [c.112]

    Для уменьшения удельного объемного электрического сопротивления диэлектрических жидкостей и растворов полимеров в них вводят растворимые антистатические присадки. [c.113]

    Увеличение электропроводности среды, заключающей заряженные тела, является основным способом предотвращения накопления контактных зарядов. Сюда относится 1и наиболее распространенный прием — заземление электропроводящей аппаратуры. Во многих случаях это дает желаемый эффект, однако заземление недействительно, например, при образовании на внутренней стороне заземленных приборов и газопроводов пленок из изолирующих материалов. Далее заряды могут возникать внутри заземленного газопровода на дисперсных частицах, витающих в газовом потоке, или в потоке диэлектрической жидкости. [c.94]

    Устройство работает следующим образом (рис. 6.5). Буферная жидкость подается тангенциально в корпус через патрубок 2 и выводится через патрубок 3. За счет центробежных сил буферная жидкость образует на сменках корпуса 1 пленку, толщина которой регулируется количеством подаваемой жидкости. Далее через патрубок 4 в корпус 1 подается очищаемая жидкость. При прохождении жидкости через сетчатый электрод б частицы примесей, коснувшиеся электрода б, движутся от одноименно заряженного с ними электрода 6 к корпусу 1 и, попадая в поток буферной жидкости, отводятся с ней из корпуса 1. Очищенная от примесей буферная жидкость подается обратно в патрубок 2, а очищенная диэлектрическая жидкость выводится через патрубок 5. [c.197]

Рис. 6.5. Установка для очистки диэлектрических жидкостей

    Под воздействием сильных электрических полей в диэлектрических жидкостях - нефти и нефтепродуктах - начинается процесс диссоциации -образования положительных и отрицательных ионов. [c.9]

    Насосы — центробежные одно- или двухступенчатые, с выносными опорами предназначены для перекачивания нейтральных жидкостей плотностью до 1000 кг/м содержащих твердые включения размером частиц до 1 мм, объемная концентрация которых не превышает 1,5%, температурой от 258 до 363 К (от-15 до +90° С), в том числе диэлектрической жидкости, загрязненной продуктами эрозии в электроэрозионных станках. [c.548]

    Электрохимическое травление тонких пленок на изоляционных подложках проводят, постепенно погружая их в электролит. В противном случае процесс травления локализуется непосредственно у контакта зажима электрода из-за повышенного электрического сопротивления тонкой пленки. Чтобы исключить влияние границы электролит — воздух, на поверхность электролита наливают слой несмешивающейся с ним диэлектрической жидкости, защищающей от действия кислорода воздуха. [c.116]

    Электрофорез применяют при нанесении порошка МдО на ленту из магнитных сплавов во время намотки сердечников трансформаторов и дросселей с целью изолирования витков друг от друга. Осаждение порошка протекает из устойчивой суспензии, в которой частицы находятся во взвешенном состоянии в диэлектрической жидкости, плотность которой близка к значению плотности четыреххлористого углерода. Частицы перемещаются под действием приложенного электрического поля. [c.177]

    Системы с циркуляцией специального хладоагента (органическая диэлектрическая жидкость, дистиллированная вода) позволяют облегчить решение этой проблемы, однако введение в батарею ТЭ теплообменника с хладоагентом ухудшает удельные характеристики батареи, влечет за собой появление значительного теплового сопротивления между электродом и хладоагентом и возникновение неравномерности распределения темпс- [c.221]

    Описание модифицированного аппарата и его работа. Аппарат состоит, как указано выше, из емкостного датчика, работающего по схеме, показанной на рис. 28. Датчик состоит из двух металлических стержней (электродов 6 и 7), погружаемых в электропроводную или же диэлектрическую жидкость. Один из электродов,(6) находится [c.89]

    СТИ внутри и вне капли пренебрегаем. В этом случае проводящие капли, взвешенные в диэлектрической жидкости, под действием внешнего электрического поля поляризуются и деформируются, принимая форму эллипсоида с большей осью, направленной по направлению вектора напряженности внешнего электрического поля Ео-Рассмотрим несколько подробнее поведение одиночной проводящей сферической капли радиуса R, свободно взвешенной в неподвижной диэлектрической жидкости постоянной диэлектрической проводимости е в присутствии однородного внешнего электрического поля напряженности Ео (рис. 11.4). [c.272]

    Трибоэлектричество жидкостей связано с появлением двойных электрических слоев на поверхностях раздела двух жидких сред или на границах жидкость -твердое вещество. При трении жидкостей о металлы в процессах течения или разбрызгивания при ударе электризация возникает за счет электролитического разделения зарядов на границе металл - жидкость. Электризация при взаимном трении двух диэлектрических жидкостей - следствие существования двойных электрических слоев на поверхности раздела жидких сред с разной е, при этом жидкость с большей в заряжается положительно, а с меньшей - отрицательно (правило Коэна). Разрушением двойных электрических слоев на границе жидкость - газ объясняется электризация при разбрызгивании жидкостей вследствие удара о поверхность твердого диэлектрика или о поверхность жидкости (электризация в водопадах). [c.653]

    Аналогичные приборы используются для измерения диэлектрической постоянной непроводящих веществ. Для жидкостей, обладающих значительной проводимостью, поглощение энергии происходит главным образом вследствие движения ионов, поэтому метод по своей интерпретации, если не технике, напоминает обычную низкочастотную кондукто-метрию. Теория высокочастотного метода в приложении ее к проводящим и диэлектрическим жидкостям слишком сложна, чтобы изложить ее в данной работе. Для изучения этого вопроса студенты отсылаются к книге Делахея [1], в которой к тому же имеется список литературы по всем применяемым приборам. [c.207]

    Уловители тумана кислот и щелочей ФВГ-Т Уловители тумана масел и масляных диэлектрических жидкостей УПП [c.168]

    Электрические разряды, вызванные электризацией диэлектрической жидкости, не только усиливают опасность пожара, но и приводят к нарушению работы электронных устройств и приборов. Примером может быть нарушение в работе бортовой ЭВМ и ложные срабатывания различных электрических устройств на космическом корабле Аполлон , в котором для охлаждения этих устройств использовалась жидкость с удельным сопротивлением 10 2 Ом-м [c.23]

    Описана конструкция электрического очистителя диэлектрических жидкостей. Приводятся его преимущества по сравнению существующими к.с Тодами очистки авиационных горюче-смазочных материалов от механических примесей. [c.146]

    Для уменьщения электрического сопротивления твердых диэлектриков, диэлектрических жидкостей и растворов полимеров (смесей) целесообразно вводить в них различные растворимые антистатические присадки, увеличивающие объемную электрическую проводимость этих материалов. Электропроводящие накопители (графит, сажа, мелкодисперсный металл) образуют токопроводящие мостики, и материалы практически не электризуются. [c.213]

    Указанную Онзагером трудность преодолел Майер [9]. Он применил принципы статистической механики к физической модели Дебая—Хюккеля, т. е. к твердым сферическим ионам диаметра а, движущимся в сплошной диэлектрической жидкости. Основные статистические методы, включая конфигурационные интегралы, можно найти в гл. 13 книги Майера и Гепперт-Майер [10], а также в статье Макмиллана и Майера [11]. Эти методы послужили отправной точкой для работы Майера по ионным растворам. Ввиду дальнодействующего характера кулоновских сил такое применение статистики оказалось нелегким, да и сам по себе диаграммный метод далеко не прост. [c.106]

    Диэлектрические жидкости, особенно светлые нафтены, могут достигнуть высоких статических зарядов при истечении или нрп разбрызгивании через металлические трубы [327—329]. Оказывается, что эффект связан с коллоиднорассеянными примесями, такими, как продукты окисления, которые могут быть удалены сильным фильтрованием или адсорбцией так как существует опасность пожара, то были изучены различные методы для уменьшения опасности. При хранении больших количеств желательно избегать поверхностного перемешивания и использования подвижных металлических крышек на резервуарах. [c.204]

    Для уменьшения электрического сопротивления в твердые диэлектрики, диэлектрические жидкости и растворы полимеров (смесей) целесообразно вводить различные растворимые анти- т 1тические присадки, увеличивающие объемную электрическую пр эводимость этих материалов. Электропроводящие накопители (графит, сака, мелкодйсперсМый металл) образуют токопроводящие мостики, препятствующие электризации материалов. [c.173]

    Существующие способы обезвоживания нефтепродуктов методами отстаивания, сепарации, фильтрации, обработки адсорбентами и цеолитами либо малоэффективны, либо малоприемлемы из-за массогабаритных и экономических показателей. Наибольшую трудность с точки зрения обезвоживания и обессоливания представляет собой электрообработка тяжелых топлив и масел, так как электрическая прочность этих материалов резко снижается при загрязнении и особенно при увлажнении. Под действием электрического поля частицы загрязнений или капельки воды образуют цепочки, через которые может происходить пробой межэлектродного промежутка. Очевидно, что эффективность электрообработки жидких углеводородных систем (горючесмазочных материалов) находится в зависимости от коллоидных свойств этих систем. Кроме того, определение загрязнений в диэлектрических жидкостях, особенно высокодисперсных, определение их дисперсного состава - сложная и еще недостаточно полно решенная задача. [c.40]

    Заряды статического электричества могут возникать и па диэлектриках, и иа проводниках, если последние изолированы и заряды с них не стекают. Наиболее благоприятной средой для возникновения и накопления зарядов являются диэлектрические жидкости и сыпучие материалы. В газах заряды обычно не возникают, однако туманы и дымы, т. е. жидкие и твердые дисперсные частицы, содержащиеся в газах во взвешенном состоянии, представляют собой среду, благоприятную для появления значительных зарядов. Появлешие электрических зарядов возможно и на человеческом теле, чему в значительной степени способствует одежда из синтетических материалов. [c.93]

    Для уменьшения электризации вводят ограничения допустимых скоростей течения диэлектрических жидкостей в трубопроводах. Поскольку распыление благоприятствует электризации, горючие жидкости, контактирующие с воздухом, полагается разливать без разбрызгивания, по трубам, доходяи им до дна заполняемого резервуара. Взрывоопасный газовый поток не должен содержать распыляемых капель и твердых частиц, которые могут образовываться также и при конденсации после сильного охлаждения вследствие дросселирования. Известен случай взрыва образовавшейся в резервуаре воздушной горючей смеои в момент иродувки двуокисью углерода. Взрыв был инициирован разрядами, обусловленными кристаллизацией быстро охладившейся двуокиси углерода. [c.94]

    Для уменьшения заряжения диэлектрических жидкостей иногда вводят различные электропроводящие добавки. Используют такие добавки и к различным твердым материалам, например к иластмассам, резине, материалам для приводных ремней, строительным материалам для полов. Установлено, что для эффективного снятия зарядов достаточно, чтобы удельное сопротивление среды не превосходило 10 Ом-м. Отеканию зарядов статического электричества во многом способствует увлаж- [c.94]

    Метод основан на обнаруженной нами способности частиц коксь, взвешенных в диэлектрической жидкости, ориентироваться под действием переменного электрического поля высокой напряженности. Анизотропность коксов оцролеляют по отношению тангенсе, диэлектрических потерь смеси кокса и диэлектрической жидкости после ориентщ)ования частиц в электрическом поле к to оме СЕ при хаотическом расположении частиц. [c.56]

    Рассмотрим сближение вплоть до столкновения двух сферических проводящих капель разного радиуса, взвешенных в диэлектрической жидкости, в присутствии однородного внешнего электрического поля напряженности Е . Предположение о том, что капли сохраняют сферическую форму вплоть до контакта, не совсем корректно, поскольку, как уже было ранее отмечено, при малых зазорах между сближающимися каплями электрические и падродинамические силы неограниченно возрастают, что может привести к значительной деформации поверхностей капель и содействовать их разрьшу. Однако, если капли малы, напряженность внешнего электрического поля не превосходит и поверхности капель заторможены бронирующими оболочками, то капли можно считать малодеформируемыми. Сказанное позволяет также считать, что капли движутся, как твердые частицы. [c.317]

    Определим теперь частоту столкновения проводящих незаряженных сферических капель в турбулентном потоке диэлектрической жидкости в присутствии однородного внещнего электрического поля. Считаем, как и раньше, поток развитым турбулентным, а размеры капель — меньше внутреннего масштаба турбулентности. Принимаем, что капли не деформируются, что возможно, если напряженность внешнего электрического поля Ед не превосходит критического значения а размер капель достачно мал. При этих условиях коэффициент взаимной диффузии капель двух сортов 1 и 2 с учетом гидродинамического взаимодействия возьмем в виде (13.86), причем в качестве Н и берем выражения, соответствующие каплям с полностью заторможенной поверхностью [c.364]

    Эти формулы относятся только к магнитным частицам. Дискриминация электрического аналога в этих и других формулах будет проводиться и в дальнейшем. Для этого есть ряд веских причин. Первая состоит в том, что имеющаяся во многих случаях идентичность магнитных и электрических эффектов делает излишним дублирование формул. Раз-тичие заключается в вычислении энергии и момента сил, которое иллюстрировано приведенными выше формулами, в частности формулами (3.11.9) и (3.11.10). Вторая причина — различие в досту пности для экспериментирования ориентационного структурирования в электрическом и магнитном полях. Структурирование электрическим полем достигается только в специальных случаях, а возможность измерения электрической поляризации также сопряжено с рядом трудностей. Измерение статической электрической поляризации и вовсе неосуществимо. Магнитное поле в этих отношениях является предпочтительным. Единственное, о чем необходимо позаботиться, — это подбор дисперсной фазы. Она должна быть магнитной. Никаких других ограничений, в том числе отностельно природы среды, не существует. Это может быть диэлектрическая жидкость или раствор электролита высокой концентрации, это может быть даже расплавленный металл, что, кстати, позволяет достичь температуры Кюри магнитного материала и поставить сравнительный эксперимент с одной и той же системой при магнитном и немагнитном состояниях дисперсной фазы. Все эффекты магнитной поляризации и структурирования могут быть реализованы и исследованы экспериментально, тогда как с электрической поляризацией это вряд ли возможно. Наконец, третья причина, по которой далее будет отдаваться предпочтение ферромагнитным системам, — отсутствие трудностей с вычислением и с измерением величины магнитного дипольного момента частиц в случае однодоменных частиц шш в состоянии насыщения многодоменных частиц их магнитный момент легко вычисляется по формуле [c.683]

    Электростатические сепараторы применяются для тонкой очистки жидкости от электризованных твердых частиц. Принцип действия их основан на том, что находящиеся в жидкости мельчайщие частицы (1) (рис. 1.15,6) при движении их в диэлектрической жидкости заряжаются статическим электрическим зарядом в результате электризации трением. Попадая в электростатическое поле, созданное электродами (3, 4), помещенными в корпус сепаратора (2), механические частицы притягиваются к тому или другому электроду в зависимости от знака электрического заряда частицы. Поскольку в момент соприкосновения заряженной частицы с электродом ее заряд нейтрализуется, и силы электрического притяжения теряются, необходимы меры по обеспечению удержания частиц на электроде. С этой целью на электродах устанавливаются пористые керамические (диэлектрические) пластины (5), которые препятствуют контакту притянутых частиц с электродами, а также смыванию их потоком жидкости. [c.36]

    Экспериментальные исследования, проводившиеся фирмой Америкен Ойл [200] в связи с частыми взрывами в нефтяной промышленности от статического электричества, ставили своей целью определение воспламеняющей энергии электростатических разрядов, возникающих между заряженной поверхностью диэлектрическо жидкости и металлическим электродом, и сравнение энергии этих разрядов с воспламеняющей энергией разрядов между двумя металлическими электродами. Экспериментальная установка изображена на рис. 58. В металлический заземленный резервуар, установленный на изоляторах, заливалось трансформаторное масло, имитировавшее нефть. Для искусственного заряжения масла через плоские или кольцевые электроды, расположенные под поверхностью масла, использовался источник постоянного тока с выходным напряжением до 160 кВ. Над поверхностью масла создавали горючую смесь пропана с воздухом (отделенную от атмосферы полиэтиленовой пленкой). Установка позволяла легко получать положительные или отрицательные поверхностные потенциалы. Металлический шаровой электрод заземлялся через схему измерения заряда в единичном разряде, [c.128]

    Конструкция электрического очистителя диэлектрических жидкостей. Никитин Г,А,, Никонов К.В., Карабцов Г.П. - Вопросы авиационной химмотологии, 1979, о,107-109, [c.146]

    Мотно предположить, что величина в диэлектрических жидкостях зависит от концентрации носителей.заряда, которыми в нашем случае является вода и загрязнения. Повышение температуры, а значит и снижение вязкости приводят к повшению подвижности носителей заряда, что ведет к снижению удельного объемного сопротивления (см.кривую 3). Так, увеличение температуры от 20°С до 100°С вызвало падение удельного объемного сопротивления в пять раз (см.кривую 4). [c.106]

    Электрические заряды возникают в любом технологическом процессе, при котором происходит динамическое взаимодействие диэлектрических жидкостей (перемещение по трубам, смещива-ние, разделение, механическая обработка и т. д.). Электризация наиболее вероятна при перемещении жидкостей по трубопроводам. Опасность искрового разряда с поверхности заряженной жидкости в сосуде определяется плотностью заряда в поверхностном ее слое, максимальное значение которой достигается во время истечения электролизующейся жидкости из загрузочного патрубка в емкость. Плотность заряда в этот период на различных участках поверхности неодинакова. На поверхности-выхода затопленной струи плотность зарядов достигает максимальных значений. При разобщении потока на отдельные струи в различных направлениях наибольшая плотность заряда достигается в местах более быстрого выхода струй заряженной жидкости на поверхность. В реальных условиях заполнения вертикального цилиндрического резервуара через вертикальный загрузочный патрубок плотность заряда в поверхностном слое жидкости оказывается наибольшей там, где боковая стенка ближе расположена к сливному патрубку. [c.345]

    Вертикальный аппарат, состоящий из двух частей, которые предназначены для последовательной очистки нефтепродукта разными реагентами [39]. Электроды — концентрические обечайки, градиент поля 250— 500 кВ/м. Оригинальным является расположение проходного и подвесных изоляторов в выносных камерах, заполненных диэлектрической жидкостью или инертным газом. Распределение и сбор продуктов осуществляется с помощью кол-лекторов. Обт>рм чяни-маемый электрическим полем, сравнительно невелик. [c.38]

    При наличии интенсивного движения молекулы в диэлектрике на ее отрыв от вещества не требуется значительного количества внешней дополнительной энергии. Если вблизи этой молекулы будет двигаться заряженная частица, она сравнительно легко вырвет ее из вещества. Другими словами, в результате воздействия потоком заряженных частиц на свободные молекулы газа в них возникают свободные валентности, что приводит к вырыванию дипольных молекул из вещества. В таких условиях молекула с большим дипольным моментом адсорбируется на отрицательно и положительно активной молекуле, на ионе или заряженной частице. Таким образом, если в окрестности ди-польной молекулы имеется соответствующий заряд, то в результате ее Бзаимодействия с этим зарядом образуется новое соединение — комплексная молекула. Эта комплексная молекула может быть унесена потоком движущегося воздуха нз объема сушилки либо может распадаться на отдельные более мелкие частицы и затем выбрасываться из объема потоком газа. Все это говорит о том, что в присутствии заряженных частиц процесс обезвоживания протекает более интенсивно, что подтверждается рядом проведенных экспериментов. Полученные нами предварительные результаты по интенсификации сушки и сублимации диэлектрических сред в присутствии заряженных частиц и в электрическом поле послужат основой для создания высокопроизводительного оборудования. Во Франции Э. Бонжуром [192] проведены исследования кипения диэлектрических жидкостей, которые подтверждают интенсифицирующее влияние электрического поля на процессы теплообмена при кипении. Что касается использования этих положений в конкретных условиях, то задача решается в каждом отдельном случае в зависимости от природы высушиваемого вещества и растворителя. [c.189]

chem21.info

Диэлектрическая жидкость - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Диэлектрическая жидкость

Cтраница 1

Диэлектрическая жидкость проницаемостью е протекает между пластинами плоского конденсатора со скоростью v С с. Перпендикулярно направлению движения жидкости и параллельно пластинам конденсатора, расстояние между которыми равно d, приложено однородное постоянное магнитное поле с индукцией В.  [1]

Диэлектрической жидкостью является минеральное масло или керосин. Разряд образуется при сближении электродов до пробивного промежутка.  [2]

Переработка диэлектрических жидкостей широко распространена в промышленности. Особенно большие заряды генерируются при приготовлении резинового клея, фильтрации и движении жидкости по трубам.  [3]

В диэлектрической жидкости, находящейся в равновесии в электрическом поле, электрические натяжения уравновешиваются гидростатическим давлением.  [4]

Поток диэлектрической жидкости ( веретенного масла) проходит по каналу / преобразователя с постоянным проходным сечением прямоугольной формы, так что полностью исключаются местные гидравлические сопротивления и, как следствие, уменьшается гидравлическое сопротивление потоку, а также не вносятся гидродинамические возмущения в профиль скоростей потока. Канал образован поверхностями разрядных электродов 2 и 3 и диэлектрического корпуса.  [5]

Для диэлектрических жидкостей, в которых подвижность ионов в десятки раз меньше, чем в газах, минимальная скорость потока может быть как минимум на порядок ниже. Однако условие Re 104 должно сохранять силу.  [6]

В качестве диэлектрических жидкостей получили применение обладающие изоляционными свойствами и небольшой вязкостью органические соединения: керосин, спирт и его смеси с дистиллированной водой. Применение спирта и его смесей с водой связано с тем, что, как показали исследования, производительность при обработке некоторых металлов увеличивается с уменьшением числа атомов углерода и молекулярного веса диэлектрика. Необходимо, однако, отметить, что вопрос о наилучших материалах для междуэлектродных сред пока не получил достаточно удовлетворительного разрешения, в связи с чем на поверхности деталей иногда появляются трудноудаляемые загрязнения продуктами эрозии и химических реакций, происходящих в системе анод - диэлектрическая жидкость-катод.  [7]

Измеряемый поток диэлектрической жидкости, проходя между электродами 6 и 8 ионизатора, униполярно электризуется вследствие наличия между ними разряда типа коронного за счет высокого напряжения на электродах и по достижении коллектора 5 выделяет на нем электрические заряды.  [8]

Расходомер для диэлектрических жидкостей и газов.  [9]

При замене диэлектрических жидкостей водой характер газовых выделений существенно изменяется.  [10]

Рассмотрим поведение незаряженной диэлектрической жидкости под действием объемных сил электростатического поля.  [12]

Если на поверхности диэлектрической жидкости плавают незаземленные электропроводные предметы, они служат прежде всего устройствами, содействующими формированию разрядов с наибольшей воспламеняющей способностью. Действительно, если движение поверхности заряженной жидкости вызывает быстрые и резкие изменения условий разряда, то твердая поверхность плавающего проводника создает значительно более стабильные условия, что резко увеличивает вероятность формирования искровых разрядов.  [14]

Для тонкой очистки диэлектрических жидкостей применяют электростатические методы, сущность которых заключается в том, что жидкость пропускается в электрическом поле, создаваемом электродами, в результате чего суспендированные в ней механические частицы, имеющие статический электрический заряд, притягиваются к соответствующему электроду. Частицы загрязнения заряжаются при движении в диэлектрической жидкости или подвергаются зарядке при входе жидкости искусственными способами.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Газообразные и жидкие диэлектрики

⇐ ПредыдущаяСтр 21 из 28Следующая ⇒

Газообразные диэлектрики.

10.1.1. Основные характеристики.

Электроотрицательные газы, применение в энергетике.

Жидкие диэлектрики. Применение в энергетике.

Общие свойства.

Используемые и перспективные жидкие диэлектрики.

 

В лекциях 10 и 11 будут рассмотрены вопросы, касающиеся основных свойств и применения диэлектриков. При этом больше будет уделено внимания общим сведениям и информации о новых перспективных материалах, получение конкретных сведения о свойствах конкретных материалов предполагаются из справочников по электротехническим материалам.

Газообразные диэлектрики.

Основные характеристики.

Основные характеристики газов, как диэлектриков, это диэлектрическая проницаемость, электропроводность, электрическая прочность. Кроме того, зачастую важны теплофизические характеристики, в первую очередь теплопроводность.

Диэлектрическую проницаемость газов очень просто рассчитать по формуле e = 1+n(a+m2¤3kT)/e0, где n- число молекул с поляризуемостью a и дипольным моментом m в единице объема. Обычно значение eблизко к 1, отличие от единицы можно обнаружить в 3-4 знаке после запятой. Причина этого - малое число молекул в газовой фазе n.

Электропроводность газов обычно не хуже 10-13 См/м, причем, как было показано во второй лекции, основным фактором вызывающим проводимость в не очень сильных полях, является ионизирующее излучение. Вольт-амперная характеристика имеет три характерные зоны - омическое поведение, насыщение, экспоненциальный рост. Диэлектрические потери незначительны и их стоит учитывать только в третьей области.

Электрическая прочность у газов, сравнительно с прочностью жидкостей и твердых диэлектриков, невелика и сильно зависит как от внешних условий, так и от природы газа. Обычно пробивные характеристики разных газов сопоставляют при нормальных условиях (н.у.). Эти условия - давление 1 атм, температура 20 °С, электроды, создающие однородное поле, площадью 1 см2, межэлектродный зазор 1 см. Воздух при н.у. имеет электрическую прочность 30 кВ/см. Коэффициент к, показывающий отношение электрической прочности газа к электрической прочности воздуха составляет для некоторых газов, используемых в технике: водород - к = 0.5, гелий - к = 0.2, элегаз к = 2.9, фреон-12 - к = 2.4, перфторированные углеводородные газы к = (4-10),.

Теплопроводность газов l также невелика по сравнению с теплопроводностью твердых тел и жидкостей, наибольшее ее значение l= 0.2 Вт/(м×К) - у водорода. Для наиболее популярных газов l= 0.03 Вт/(м×К)--воздух, l= 0.012 Вт/(м×К) - элегаз. Для сравнения - у алюминия l= 200 Вт/(м×К).

Максимальные температуры эксплуатации газов определяются либо разложением молекул газа (характерно для сложных молекул), либо увеличением электропроводности до перехода из диэлектрического до резистивного состояния за счет ионизации и диссоциации молекул газа под действием тепловой энергии. Характерные температуры для второго варианта - порядка и более тысячи градусов.

Электроотрицательные газы, применение газообразных диэлектриков.

Наибольшее применение из газов в энергетике имеет воздух. Это связано с дешевизной, общедоступностью воздуха, простотой создания, обслуживания и ремонта воздушных электроизоляционных систем, возможностью визуального контроля. Объекты, в которых применяется воздух в качестве электрической изоляции - линии электропередач, открытые распределительные устройства, воздушные выключатели и т.п.

Электроотрицательными называются газы, молекулы которых обладают сродством к электрону, это означает, что при захвате электрона и превращении молекулы в отрицательный ион выделяется энергия. Этот процесс приводит к явлению прилипания электронов, и уменьшению, тем самым, эффективного коэффициента ударной ионизации на значение коэффициента прилипания haэфф = a-h. Поэтому электроотрицательные газы имеют повышенную электрическую прочность. Из электроотрицательных газов с высокой электрической прочностью наибольшее применение нашел элегаз SF6.. Свое название он получил от сокращения “электрический газ”. Уникальные свойства элегаза были открыты в России, его применение также началось в России. В 30х годах известный ученый Б.М. Гохберг исследовал электрические свойства ряда газов и обратил внимание на некоторые свойства шестифтористой серы SF6. Электрическая прочность при атмосферном давлении и зазоре 1 см составляет Е = 89 кВ/см. Молекулярная масса составляет 146, характерным является очень большой коэффициент теплового расширения и высокая плотность. Это важно для энергетических установок, в которых проводится охлаждение каких-либо частей устройства, т.к. при большом коэффициенте теплового расширения легко образуется конвективный поток, уносящий тепло. Из теплофизических свойств: температура плавления = -50 °С при 2 атм, температура кипения (возгонки) = -63°С. Низкие значения последних параметров означают возможность применения элегаза при низких температурах.

Из других полезных свойств отметим следующие: химическая инертность, нетоксичность, негорючесть, термостойкость (до 800°С), взрывобезопасность, слабое разложение в разрядах, низкая температура сжижения. В отсутствие примесей элегаз совершенно безвреден для человека. Однако продукты разложения элегаза в результате действия разрядов (например в разряднике или выключателе) токсичны и химически активны.

Комплекс свойств элегаза обеспечил достаточно широкое использование элегазовой изоляции. В устройствах элегаз обычно используется под давлением в несколько атмосфер для большей компактности энергоустановок, т.к., как вы знаете, электрическая прочность увеличивается с ростом давления. На основе элегазовой изоляции созданы и эксплуатируются ряд электроустройств, из них кабели, конденсаторы, выключатели, компактные ЗРУ (закрытые распределительные устройства). Наиболее широкое применение элегаз нашел за рубежом, в особенности в Японии. Например, использование элегаза позволяет в десятки раз уменьшить размеры распредустройств, что очень актуально при высокой стоимости земли для размещения энергохозяйства. Это выгодно даже несмотря на высокую стоимость элегаза - более 10$ за 1 килограмм.

Жидкие диэлектрики.

Общие свойства.

С электрофизической точки зрения наиболее важными характеристиками жидкостей являются диэлектрическая проницаемость, электропроводность и электрическая прочность.

Диэлектрическая проницаемость является истинной характеристикой жидкостей и характеризуется дипольным моментом и поляризуемостью молекул. В качестве примера - у неполярного диэлектрикагексана дипольный момент отсутствует, поляризация имеет чисто электронный характер и, вследствие этого, диэлектрическая проницаемость мала e £ 2. Трансформаторное масло, являясь смесью веществ, имеет в своем составе небольшое количество полярных молекул, обладающих дипольным моментом. Поэтому e возрастает до ~ 2,2-2,4. Касторовое масло имеет больше полярных молекул, следовательно больше e ~4,5. Этиловый спирт, глицерин, вода являются представителями полярных веществ, диэлектрическая проницаемость составляет 24, 40, 81 соответственно.

Для неполярных жидкостей e < 3 диэлектрическая проницаемость можно рассчитать, зная концентрацию и поляризуемость молекул. Для этого применяется формула Клаузиуса-Моссотти (e-1) ¤(e+2) = na¤3e0 .

Электропроводность жидкостей определяется ионизацией молекул, наличием в жидкости примесей особого сорта: ионофоров и ионогенов, возникновением электрогидродинамических течений, как уже рассматривалось во второй лекции. Кроме того, в жидкостях возникают т.н. двойные электрические слои.

Двойной электрический слой - образование в жидкости, на границе с другими телами (электроды, диэлектрики, несмешивающиеся жидкости), заряженных слоев с повышенной электропроводностью, причем поверхность раздела и объем жидкости приобретают заряды разного знака.

Образование двойных слоев актуально для технических жидких диэлектриков, например для транспорта по трубам горючих диэлектрических сред типа нефти, конденсата и т.д. Устранение двойных слоев может быть осуществлено только при тщательной очистке диэлектрических жидкостей от ионизирующихся примесей.

Очистка диэлектрических жидкостейможет осуществляться дистилляцией, в.т.ч. под вакуумом, частичной кристаллизацией, адсорбцией, ионным обменом. При этом, как правило, уменьшается электропроводность, диэлектрические потери, возрастает электрическая прочность.

Основной примесью, дающей проводимость жидких диэлектриков является вода, а основными примесями, уменьшающими электрическую прочность являются микрочастицы, микропузырьки и вода. Поэтому в практике энергосистем для регенерации трансформаторного масла его фильтруют, обезгаживают вакуумированием, осушают с помощью пропускания через объем, заполненный адсорбентами (цеолитами, либо силикагелем).

Цеолиты - твердые вещества естественного или искусственного происхождения, обладающие большой удельной поверхностью за счет пор молекулярных размеров и возможностью адсорбции примесей в этих порах. Силикагель - пористый адсорбент для поглощения влаги и полярных примесей. Он обладает меньшей избирательностью по отношению к разным примесям и меньшей удельной поверхностью по сравнению с цеолитами.

Электропроводность жидкостей наиболее радикально (до 6 порядков величины по сравнению с данными из справочников) возрастает после применения нового способа очистки- электродиализа.

Электродиализ - способ удаления ионов из промежутка за счет пропускания постоянного тока при использовании ионообменных мембран, проводимость которых осуществляется только одним видом ионов: в катионообменной носители заряда - катионы, ее располагают у катода, в анионообменной носители заряда - анионы, ее располагают у анода.

За счет различных способов очистки жидкостей в исследованиях удавалось получить электропроводность не выше электропроводности лучших твердых диэлектриков, а именно до 10-19 См/м.

Электрическая прочность - также, как и электропроводность, в значительной степени является технологической характеристикой жидкого диэлектрика и электродов, способов приготовления и эксплуатации изоляционного промежутка. На нее влияют не только те примеси, которые определяют электропроводность, но и форма и материал электродов, длительность импульса, наличие пузырьков. Есть несколько наиболее общих и очевидных приемов увеличения электрической прочности: дегазация жидкости, пропускание через адсорбент, пропускание через фильтр с субмикронными размерами пор. Некоторые из этих способов используются в энергосистемах для осушки и регенерации масла.

Двадцать-тридцать лет назад велись споры, является ли электрическая прочность “истинной” характеристикой жидкости. Этот вопрос достаточно принципиален. Дело в том, что если измеренная электрическая прочность является истинной характеристикой, то практически бессмысленны попытки ее увеличения. Если электрическую прочность считать технологической характеристикой, следствием протекания определенных предпробивныхпроцессов, то резонно, что воздействием на эти процессы можно управлять электрической прочностью. Как указывалось в лекции 9, электрический пробой является следствием цепочки событий, которые весьма чувствительны как к примесям, так и к свойствам границы раздела “электрод-жидкость”. Поэтому пробоем можно управлять.

Для примера рассмотрим эксперименты по пробою на постоянном напряжении замечательной диэлектрической жидкости - перфтортриэтиламина (С2F5)3N. Первые измерения свежезалитой жидкости без специальной очистки жидкости и электродов дали значения электрической прочности Епр= 60-70 кВ/см, причем с ростом числа пробоев электрическая прочность слабо возрастает до 70-80 кВ/см. Если жидкость подвергнуть операциям дегазирования, обезвоживания и фильтрации, то можно получить 200-300 кВ/cм. После дополнительного проведения тренировочной серии в 20-30 маломощных разрядов электрическая прочность достигала 550-600 кВ/см.

Читайте также:

lektsia.com

Свойства и области применения диэлектрических синтетических жидкостей

Поиск Лекций

Из синтетических жидких диэлектриков наибольшее применение получили совол и «калория-2».Совол — жидкий синтетический диэлектрик. Исходным материалом для его изготовления служит кристаллическое вещество — дифенил, представляющее собой двухъядерный углеводород ароматического ряда. Химическая формула дифенила.

В расплавленном состоянии дифенил хлорируется, т. е. через него пропускают хлор в присутствии катализатора (олово, железо и др.). При этом происходит реакция замещения атомов водорода атомами хлора в молекулах дифенила. Если будет замещено более четырех атомов водорода атомами хлора, то продукт получается маслообразным. В соволе атомами хлора замещено пять атомов водорода.

Так как молекулы совола построены несимметрично, то они полярны и совол является полярным диэлектриком. Его диэлектрическая проницаемость е = 5,0--5,2, т. е. совпадает с величиной диэлектрической проницаемости изоляционных бумаг, что увеличивает емкость конденсаторов и повышает электрическую прочность (fnp) бумажной изоляции. Поэтому совол применяется в бумажных конденсаторах в качестве пропитывающего вещества.

Величина tg6 совола несколько выше, чем у нефтяных масел, а электрическая прочность близка к электрической прочности нефтяных изоляционных масел. Совол является негорючим веществом, что составляет его главное преимущество перед нефтяным маслом. Однако он имеет существенные недостатки, ограничивающие его применение.

У совола температура застывания 5° С. Кроме того, совол обладает большой вязкостью, которая при 40° С колеблется в пределах 185—200 сст, тогда как у нефтяного масла она равна 14 сст. Это исключает пропитку бумаги при комнатной температуре и требует подогрева совола до температуры 50° С.

Большим недостатком совола является его токсичность (ядовитость) в результате наличия в нем хлора. Поэтому совол необходимо хранить в хорошо закрывающейся таре. При работе с соволом надо быть осторожным, так как он вызывает раздражение слизистых оболочек.

«Калория-2» принадлежит к группе кремнийорганических жидкостей , молекулы которых представляют собой линейные цепочки типа.

Эта жидкость выгодно отличается от совола по ряду характеристик. Ее температура застывания ниже — 60°С, температура.

Нефтяные масла склонны к электрическому старению, т.е. они могут ухудшать свои свойства под действием электрического поля высокой напряжённости. Для пропитки конденсаторов с целью получения повышенной ёмкости в данных габаритных размерах конденсатора желательно иметь полярный жидкий диэлектрик с более высоким, чем у неполярных нефтяных масел, значением ?r имеются синтетические жидкие диэлектрики, по тем или иным свойствам превосходящие нефтяные электроизоляционные масла. Рассмотрим важнейшие из них.

Хлорированные углеводороды получаются из различных углеводородов путём замены в их молекулах некоторых ( или даже всех ) атомов водорода атомами хлора. Наиболее широкое применение имеют полярные продукты хлорирования дифенила, имеющие общий состав С12Н10-nCLn (n - степень хлорирования от 3 до 6).

Хлорированные дифенилы обладают ?r , повышенной по сравнению с неполярными нефтяными маслами. По этому замена масел на хлорированные дифенилы при пропитке конденсаторов уменьшает объём конденсатора ( при этой же электрической ёмкости) почти в 2 раза. Преимуществом хлорированных дифенилов является его не горючесть. Однако хлорированные дифенилы имеют и свои недостатки. Они сильно токсичны, из-за чего применение их для пропитки конденсаторов в некоторых странах запрещено законом. На их электроизоляционные свойства весьма значительно влияют примеси, наличие которых сказывается на потерях сквозной электропроводности при повышенной температуре. Недостатком является также заметное снижение их ?r и, следовательно ёмкости пропитанных хлорированными дифенилами конденсаторов при пониженных температурах. Хлорированные дифенилы обладают сравнительно высокой вязкостью, что в некоторых случаях вызывает необходимость разбавления их менее вязкими хлорированными углеводородами.

Кремний органические жидкости обладают малым tg, низкой гигроскопичностью и повышенной нагревостойкостью. Для них характерна слабовыраженная зависимость вязкости от температуры. Эти жидкости весьма дорогие.

Фтороорганические жидкости имеют малый tg , ничтожно малую гигроскопичность и высокую нагревостойкость. Некоторые фтороорганические жидкости могут длительно работать при температуре 2000С и выше.

Пары некоторых фтороорганических жидкостей имеют высокую для газообразных диэлектриков электрическую прочность.

Сравнительно дешёвый отечественный материал (октол) представляет собой смесь полимеров изобутилена и его изомеров, имеющих общий состав С4Н8 и получаемых из газообразных продуктов крекинга нефти.

 

poisk-ru.ru

---

• 
  Отопление в заокском районе
• 
  Температурный коэффициент напряжения
• 
  Светильник из светодиодной ленты
• 
  Контроль платежей коммунальных
• 
  Направление спутниковой антенны мтс
• 
  Зарядное устройство для автоаккумуляторов устройство
• 
  Правила монтажа электропроводки в частном доме
• 
  Виды и применение конденсаторов
• 
  Кэс что это такое
• 
  Принцип работы измерительного трансформатора напряжения кратко
• 
  Группа 1 по электробезопасности