Управление образования южно казахстанской области
жүктеу/скачать 2.35 Mb.
|
| Газообразные диэлектрики
Газообразные диэлектрики должны быть химически инертны; при ионизации не должны образовывать особо активных веществ, способныхразрушать твердые материалы или вызывать коррозию металлов. Основными характеристиками газообразных диэлектриков являются электропроводность, пробой в однородном электрическом поле, пробой в неоднородном электрическом поле. Электропроводность газов связана с наличием в них некоторого числа ионов и электронов, которые образуются под влиянием внешних воздействий или в результате соударений заряженных частиц с молекулами газа. В соответствии с этим в газах возникает несамостоятельная или самостоятельная проводимость. В нормадльных условиях число заряженных частиц (ионов газа или твердых и жидких примесей, которые находятся во взвешенном состоянии) в 1 м3 атмосферного воздуха не превышает нескольких десятков миллионов. Образование носителей зарядов связано с различными природными факторами: радиоактивное излучение Земли, излучение Солнца, радиация, проникающая из космического пространства, тепловое воздействие, рентгеновские и гамма-лучи, поток, поток нейтронов и т.п. Проводимость газа повышается, если приложить повышающее напряжение к электродам, между которыми он находится. При поглощении энергии молекула газа теряет электрон и превращается в положительный ион. Электрон, который при этом высвобождается, «прилипает» к нейтральной молекуле и образует отрицательный ион. Не имеющие электрического заряда молекулы газа и заряженные ионы совершают беспорядочные тепловые движения. При встрече положительных и отрицательных ионов происходит их рекомбинация. Когда число ионов не изменяется с течением времени, между процессами генерации и рекомбинации заряженных частиц устанавливается динамическое равновесие. Изменение электрического тока в газе, который находится между электродами, отражается вольт-амперной характеристикой, заряда образуются под воздействием приложенного к электродам напряжения (несамостоятельная проводимость). Протекающий при этом электрический ток I пропорционален приложенному напряжению U,т.е. выполняется закон Ома: I = U/R , где R – электрическое сопротивление газа в промежутке между электродами. Пробой газов в однородном электрическом поле. Однородное поле образуется между электродами одинаковой геометрической формы с большой площадью поверхности (например, плоскость – плоскость, шар-шар), когда их диаметр D в 10 раз больше расстояния между ними h. Электрическая прочность газов по сравнению с твердыми и жидкими диэлектриками невелика. Нарушение их изоляционных свойств связано с явлением ударной ионизации. Среди газообразных диэлектриков прежде всего должен быть упомянут воздух, который в силу своей всеобщей распространенности входит в состав электрических устройств и играет в них роль электрической изоляции, дополнительной к твердым или жидким электроизоляционным материалам. На участках воздушных линий электропередачи между опорами, воздух образует единственную изоляцию между проводами линии. В некачественной проводки воздухом заполненные поры могут стать очагами образования ионизации. При прочих равных условиях различные газы могут иметь заметно различающиеся значения электрической прочности. Азот имеет практически одинаковую с воздухом электрическую прочность. Однако некоторые газы, имеющие высокую молекулярную массу, и соединения, содержащие галогены (фтор, хлор), для ионизации которых требуется большая энергия, имеют заметно повышенную по сравнению с воздухом электрическую прочность. Гексафторид серы (шестифтористая сера)SF6 – элегаз, имеет электрическую прочность примерно в 2,5 раза выше, чем у воздуха. Элегаз нетоксичен, химически стоек, не разлагается при нагреве до 800°С, его с успехом можно использовать в конденсаторах, кабелях и т.д, особенно при повышенных давлениях. Дихлордифторметан СCl2F2 – так называемый хладон – 12, имеет электрическую прочность, близкую к электрической прочности элегаза, но его температура кипения всего лишь 242,7 К (-30,5 °), и он при нормальной температуре может быть сжат без сжижения лишь до 0,6 МПа. Хладон -12 вызывает коррозию некоторых твердых органических электроизоляционных материалов. Многие перфторированные углеводороды, у которых все атомы водорода замещены атомами фтора, имеющие состав СхFу при нормальных условиях, являются газами ( CF4, C2F6, C3F8, c4F8, C4F10) или жидкости ( C7F8 и др.). Электрическая прочность некоторых из этих газов , а также паров жидкостей существенно (в шесть-десять раз) превосходит электрическую прочность воздуха. Пробивное напряжение ( при частоте 50 Гц) в парах C7F14(кривая 1), в SF6( кривая 2) и в воздухе (кривая 3), в зависимости от абсолютного давления. Как видно из рисунка электрическая прочность фторсодержащих газов и паров при нормальных условиях может быть того же порядка, что и электрическая прочность электроизоляционных жидкостей. Но газы имеют над жидкостями такие преимущества, как значительно меньшая плотность (что приводит к уменьшению массы заполняемых газом аппаратов), более высокая нагревостойкость и стойкость к старению. Даже небольшая примесь к воздуху элегаза, фреона, перфторорганических газов или паров заметно повышает его электрическую прочность. Водород – очень легкий газ, обладающий весьма благоприятными свойствами для использования его в качестве охлаждающей среды вместо воздуха. Водород характеризуется высокой теплопроводностью и удельной теплоемкостью). При прочих равных условиях электрическая прочность водорода примерно на 40 %, а угольного ангидрида СО2 – на 10% ниже, чем электрическая прочность воздуха. Для заполнения газоразрядных приборов употребляются инертные газы аргон, неон и другие, а также пары ртути и натрия. Инертные газы обладают низкой электрической прочностью. Электропроводимость и пробой жидких диэлектриков. жүктеу/скачать 2.35 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|