Реферат жидкие диэлектрики. Газообразные диэлектрики реферат

Реферат: Газообразные диэлектрики

Размещено на

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

РЕФЕРАТ

по дисциплине: «Материаловедение»

«Газообразные диэлектрики»

Сургут 2013

1. Общие сведения

В различных электрических установках газы используются в качестве изоляции. Особое место среди газов занимает воздух, который окружает большинство электрических устройств и, таким образом, участвует в системе изоляции этих устройств.

Характерными свойствами газов являются: малое значение диэлектрической проницаемости, высокое значение удельного сопротивления и очень малое значение угла диэлектрических потерь - при нормальном давлении и температуре, при отсутствии внешних интенсивных агентов ионизации и при небольших напряженностях, исключающих заметную ударную ионизацию; невысокое (по сравнению с жидкими и твердыми диэлектриками) значение электрической прочности.

К достоинствам газов следует отнести восстановление электрической прочности после пробоя и отсутствие старения, т.е. ухудшения свойств с течением времени.

Особенностью газообразных диэлектриков является невозможность использования их для закрепления деталей устройства, вследствие чего они применяются в сочетании с твердыми диэлектриками. Для увеличения электрической прочности газов можно использовать ее повышение с увеличением давления. Следует также иметь в виду, что электроотрицательные газы имеют повышенное значение Епр. Электроотрицательными называются газы, молекулы которых обладают способностью захватывать свободные электроны и становиться относительно малоподвижными отрицательными ионами. Удаление из межэлектродного промежутка легко подвижных электронов затрудняет развитие электрических разрядов, вследствие чего пробивное напряжение возрастает. К электроотрицательным газам относятся многие газы, в состав молекул которых входят фтор, хлор, бром и другие электроотрицательные атомы. Газы, применяемые в качестве электрической изоляции, должны удовлетворять таким требованиям: а) быть химически инертными и не вступать в реакции с материалами, в сочетании с которыми они применяются, б) быть химически стойкими в электрическом разряде (при ионизации) и не выделять химически активных веществ, в) обладать низкой температурой снижения, допускающей их применение при повышенных давлениях (с повышением давления температура снижения газа возрастает), е) обладать высокой теплопроводностью и д) иметь невысокую стоимость, чтобы их применение было экономически целесообразным. Кроме того газы должны быть негорючими, взрывобезопасными, нетоксичными и не образовывать при ионизации токсичных соединений. В таблице 1 приведены важнейшие свойства некоторых газов (соответствующие параметры воздуха приняты за единицу).

Таблица 1 - Свойства газов по отношению к свойствам воздуха

2. Диэлектрическая проницаемость газов

Газообразные вещества характеризуются весьма малыми плотностями вследствие больших расстояний между молекулами. Поэтому диэлектрическая проницаемость всех газов незначительна и близка к единице.

Поляризация газа может быть чисто электронной или же дипольной, если молекулы газа полярны, однако и для полярных газов основное значение имеет электронная поляризация. Диэлектрическая проницаемость газа тем выше, чем больше радиус молекулы.

Диэлектрическая проницаемость газов возрастает с увеличением давления. Для воздуха диэлектрическая проницаемость при нормальных условиях равна 1,00058. При давлении 4 МПа проницаемость возрастает до величины 1,0218. Зависимость диэлектрической проницаемости газа от температуры и давления определяется изменением числа молекул в единице объема газа. Это число пропорционально давлению и обратно пропорционально абсолютной температуре. В таблице 2 приведены показатели преломления и диэлектрическая проницаемость некоторых газов.

Таблица 2 - Показатель преломления и диэлектрическая проницаемость некоторых газов

Влияние влажности воздуха на его диэлектрическую проницаемость (при нормальных температуре и давлении) таково:

Относительная влажность воздуха, % 0 50 100

Диэлектрическая проницаемость 1,00058 1,00060 1,00064

Это влияние незначительно при нормальной температуре, но заметно усиливается при повышенной температуре.

3. Электропроводность газов

Газы при небольших значениях напряженности электрического поля обладают исключительно малой проводимостью. Ток в газах может возникнуть только при наличии в них ионов или свободных электронов. Ионизация нейтральных молекул газа возникает либо под действием внешних факторов, либо вследствие соударений заряженных частиц с молекулами.

Внешними факторами, вызывающими ионизацию газа, являются рентгеновы лучи, ультрафиолетовые лучи, космические лучи, радиоактивное излучение, а также термическое воздействие (сильный нагрев газа). Электропроводность газа, обусловленная действием внешних ионизаторов, называется несамостоятельной.

С другой стороны, особенно в разреженных газах, возможно создание электропроводности за счет ионов, образующихся в результате соударения заряженных частиц с молекулами газа. Ударная ионизация возникает в газе в тех случаях, когда кинетическая энергия заряженных частиц, приобретаемая под действием электрического поля, достигает достаточно больших значений. Электропроводность газа, обусловленная ударной ионизацией, носит название самостоятельной.

В слабых полях ударная ионизация отсутствует и самостоятельной электропроводности не обнаруживается. При ионизации газа, обусловленной внешними факторами, происходит расщепление молекул на положительные и отрицательные ионы. Одновременно часть положительных ионов, соединяясь с отрицательными частицами, образует нейтральные молекулы. Этот процесс, как известно, называется рекомбинацией.

Наличие рекомбинации препятствует безграничному росту числа ионов в газе и объясняет установление определенной концентрации ионов спустя короткое время после начала действия внешнего ионизатора.

Предположим, что ионизированный газ находится между двумя плоскими параллельными электродами, к которым приложено электрическое напряжение. Ионы под влиянием напряжения будут перемещаться, и в цепи возникнет ток. Часть ионов при этом нейтрализуется на электродах, часть исчезает за счет рекомбинации.

На рисунке 1 показан характер зависимости тока от напряже...

www.tnu.in.ua

Газообразные диэлектрики, реферат — allRefers.ru

Газообразные диэлектрики - раздел Высокие технологии, Онищенко В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Ч 1 и 2. – Волгоград.: Изд. Волгогр. Гос. С.-х. акад – 2006. – 272 с

Электрическая прочность, характеризуемая напряжённостью однородного электрического поля, при которой происходит резкое, скачкообразное увеличение электрической проводимости (пробой), у газообразных диэлектриков при атмосферном давлении значительно меньше, чем у жидких и твердых диэлектриков. Тем не менее, газообразные диэлектрики широко используются в электротехнике, прежде всего благодаря способности газа восстанавливать диэлектрические свойства после разряда даже дугового. На этом эффекте основано действие воздушных и элегазовых выключателей (в которых используется электропрочный газ SF6-«„элегаз“»), разрядников и ряда других аппаратов.

Более того, у большей доли электротехнического оборудования, например, у высоковольтных линий электропередачи основной изолирующей средой является воздух.

Другими ценными свойствами электроизолирующих газов являются: малая плотность, низкое значение диэлектрической проницаемости, высокое значение удельного сопротивления, очень малый угол диэлектрических потерь, отсутствие старения, т. е. ухудшения свойств с течением времени.

Вместе с тем выбор газовой изоляции определяется не только её электрической прочностью, но и совокупностью целого ряда других свойств, в том числе условиями реализации необходимого уровня прочности (например, применение элегаза, SF6, требует более низкого давления - 0,4 МПа, чем применение азота - 2 МПа ), к другим требованиям относятся высокая охлаждающая и дугогасящая способность, нетоксичность и химическая инертность по отношению к материалам электротехнического оборудования самого газа и продуктов его разложения при электрическом разряде, низкая стоимость и т.п.

Водород, имеет высокий коэффициент теплопроводности. Поэтому несмотря на меньшую чем у воздуха электрическую прочность, он используется в качестве электроизоляционной и охлаждающей среды в крупных турбогенераторах. Применение водорода вместо воздуха повышает КПД генератора вследствие снижения вентиляционных потерь и шумов, потерь на трение о газ примерно в 10 раз, удлиняет срок службы твердой изоляции генератора, препятствуя развитию процессов окисления и образования азотистых соединений.

Инертные газы - аргон, неон, гелий и др. - используются, в основном, в технике слабых токов. Арагон Ar, обладающий малой теплопроводностью, а также инертностью к твердым материалам, применяется в газотронах и тиратронах, а также в газонаполненных фотоэлементах. Неон Ne используется в газонаполненных разрядниках для защиты приборов в цепи слабого тока, например, телеграфа, от случайных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами. Широко известно использование инертных газов в газосветных трубках.

В высоковольтной технике инертные газы, например, He, иногда могут использоваться как добавка к высокопрочным сжатым газам для повышения их дугогасительной способности.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Онищенко В.И. Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Ч 1 и 2. – Волгоград.: Изд. Волгогр. Гос. С.-х. акад – 2006. – 272 с

Г П Фетисов М Г Карпман В М Гаврилюк и др Материаловедение и технология материалов М Высшая школа... Сильман Г И Материаловедение М Издательский центр Академия... Арзамасов Материаловедение...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Газообразные диэлектрики

Все темы данного раздела:

Лекция 1 Предмет материаловедения. Взаимосвязь структуры и свойств материалов. Материаловедение – это наука,

Взаимосвязь структуры и свойств материалов Свойства материала определяются его структурой, которая по степени локальности может быть разделена на сл

Фазы и структурные составляющие металлических сплавов. Диаграммы состояния. Основными техническими материалами являются металлические сплавы, состоящие из двух и более компонентов (

Диаграмма с идеальной эвтектикой В диаграммах с эвтектикой линии ликвидуса и солидуса касаются друг друга в точке С, то есть существует тако

Механические и специальные свойства материалов Свойство – это качественная или количественная характеристика материала, определяющая общность или отлич

Лекция 4. Формирование структур литых материалов. Литейные технологии Расплав чистого металла при охлаждении ниже

Форма первичных кристаллов и строение слитка.

Лекция 5. Железоуглеродистые сплавы. Система железо - графит и железо - цементит. Наибольшее распространение среди конструкционных материалов имеют сплавы железа с углеродом: стали и чугу

Железоуглеродистых сплавов При смешении железа и углерода образуются следующие фазы: - жидкий и твердые растворы углерода в желез

Лекция 6. Основы термической обработки сталей и сплавов. Стали, двухфазные алюминиевые бронзы, сплавы на основе титана претерпевают эвтектоидное превращение. Теор

Превращения в стали при нагреве Таким образом при нагреве стали выше Ас1 происходит превращение обратное эвтектоидному: П®А, или

Превращения аустенита при охлаждении При охлаждении ниже критической точки Аr3 в интервале Аr3-Аr1 из аустенита

Превращения при отпуске закаленной стали После закалки сталь имеет структуру тетрагонального мартенсита и остаточного аустенита. Свежезакаленное

Изменение свойств стали при термической обработке Закаленная сталь, имеет структуру тетрагонального мартенсита и остаточного аустенита и характеризуется в

Поверхностное упрочнение стальных изделий Если наряду с работой в условиях сложного напряженного состояния, деталь подвергается интенсивному износу

Практические вопросы термической обработки стали Закалка стали состоит в нагреве до температуры аустенитизации, выдержке при этой температуре и охлаждении

Лекция 8. Конструкционные и специальные стали и сплавы Конструкционными называют стали, предназначенные для изготовления деталей машин или механизмов и строите

Специальные стали и сплавы. Инструментальная сталь.Инструменты можно условно разделить на измерительные, штамповые и режущи

Коррозионностойкие (нержавеющие) и кислотостойкие стали и сплавы Углеродистые и низколегированные стали под действием воды, воздуха и других сред могут подвергаться повер

Износостойкие стали и сплавы Механизм износа разнообразен и зависит от условий изнашивания, но в общем виде он заключается в удалении ( в

Титан и его сплавы Титан существует в двух модификациях: ниже 883°C устойчива гексагональная a-модификация, плотность 4,505 кг/дм3;

Медь и её сплавы. Кристаллическая решетка металлической меди кубическая гранецентрированная, плотность 8,92 г/см3, температур

Алюминий и его сплавы По масштабам применения алюминий и его сплавы занимают второе место после железа и его сплавов. Широкое при

Сплавы на основе никеля Никелевые сплавы применяются в основном как жаропрочные и коррозионностойкие материалы. Чистый никел

Лекция 14. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Классификация веществ по электрическим свойствам в соответствии с зонн

Материалы высокой проводимости Проводниковые материалы, кроме высокой электрической проводимости, должны иметь достаточную прочность, пл

Сплавы с высоким электросопротивлением Сплавы для нагревательных элементов печей Сплавы для электронагревательных элементов печей являются

Сверхпроводники и криопроводники Особую группу материалов высокой электрической проводимости представляют сверхпроводники. Наличие у веще

Полупроводниковые материалы Полупроводники представляют собой материалы, которые по удельной электропроводности занимают промежуточ

Полупроводниковые материалы Полупроводники представляют собой материалы, которые по удельной электропроводности занимают промежуточ

Электропроводность полупроводников Появление электрического тока в полупроводнике возможно лишь тогда, когда часть электронов покидает запол

Полупроводниковые химические соединения и материалы на их основе Помимо элементов (Ge, Si), обладающих свойствами полупроводников, широкое применение в электротехнике получи

Диэлектрические материалы Назначение и классификация диэлектриков Термины «электроизоляционный материал» и «диэлектрический

Жидкие диэлектрики В качестве диэлектриков применяют различные по химической природе и горючести жидкости –

Синтетические жидкие диэлектрики Ранее широко применялись синтетические жидкости на основе хлорированных углеводородов, обла

Контактные материалы В качестве контактных материалов для разрывных контактов, помимо чистых тугоплавких металлов (Сг, W), примен

Магнитные материалы Магнитная восприимчивость - величина, характеризующая способность вещества намагничиваться в

Магнитомягкие материалы Помимо малой коэрцитивной силы (Нс<4кА/м) магнитомягкие материалы должны обладать высокой магни

Сплавы с заданным температурным коэффициентом линейного расширения В приборостроении в ряде случаев требуются сплавы с самыми разнообразными свойствами, например, сплавы с к

Формирование структур литых материалов. Литейные технологии Расплав чистого металла при охлаждении ниже

Форма первичных кристаллов и строение слитка.

Сварочное производство Сварка— высокопроизводительный и универсальный технологический процесс получения неразъёмного

Электроды для дуговой сварки и наплавки При ручной дуговой сварке плавлением применяют неплавящиеся и плавящиеся электроды и некоторые другие всп

Режимы ручной дуговой сварки плавящимся электродом Под режимом сварки понимают совокупность условий протекания процесса сварки, обеспечивающ

Виды и характеристика стружки При обработке заготовок резанием образуется сливная стружка, стружка скалывания или надлома. При обработк

Геометрия прямого токарного резца Рассмотрим параметры режущего инструмента на примере прямого токарного проходного резца

Тепловыделение и износ инструмента Сила резания — это сила сопротивления перемещению режущего инструмента относительно обрабатываемой заго

Инструментальные материалы Основными требованиями к инструментальным материалам являются высокая твердость и теплостойкость, т.е. сп

Группа 0 — резервная - группа 1 — токарные станки имеют типы - - 0 — специализированные автоматы и полуавт

Лезвийная обработка деталей машин В лезвийной обработке (в зависимости от вида и направления движений резания, вида обработанной поверхности

Отделочная обработка деталей машин Отделочная обработка, т.е. финишные операции при изготовлении деталей позволяют получить обработанную пов

allrefers.ru

Газообразные диэлектрики, реферат — allRefers.ru

Газообразные диэлектрики - раздел Образование, Поляризация Диэлектриков

Все темы данного раздела:

Поляризация Диэлектриков Поляризацией называется состояние вещества, при котором элементарный объем диэлектрика приобретает э

Диэлектрическая проницаемость Рассмотрим электрический конденсатор, изготовленный из параллельных пластин площадью S, м2, расст

Диэлектрики полярные, неполярные и с ионной структурой В настоящее время принято разделение линейных диэлектриков по механизмам поляризации молекул. Эта классиф

Электронная поляризация Электронная поляризация возникает в результате смещения электронных облаков относительно центра ядер ато

Ионная поляризация Ионная поляризация наблюдается в веществах с ионной химической связью и проявляется в смещении друг относ

Релаксационные виды поляризаций Замедленные или релаксационные виды поляризаций проявляются в газах, жидкостях и твёрдых диэлектриках, ес

Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры, давления, влажности, напряжения Характер температурной зависимости ε - диэлектриков с различными видами поляризации часто определяю

Диэлектрическая проницаемость смесей На практике часто используются неоднородные композиционные диэлектрики, представляющие собой смеси двух

Электропроводность диэлектриков В момент включения и выключения постоянного электрического поля через диэлектрик электрического конденса

Токи абсорбции В постоянном электрическом поле токи абсорбции могут устанавливаться в течение длительного времени в зави

Общее выражение для удельной объемной электропроводности В общем случае без учета природы носителей заряда для однородного и изотропного вещества объемная плотнос

Поверхностное сопротивление твердых диэлектриков Если на поверхность диэлектрика нанести полоски электродов шириной b, разместив их на расстоянии a д

Электропроводность газообразных диэлектриков В области слабых электрических полей носители заряда в газах появляются в результате воздействия на нейтр

Электропроводность жидких диэлектриков Основную роль в жидких диэлектриках играют два типа электропроводности: ионная и молионная (катафоретичес

Электропроводность твердых диэлектриков Для твердых диэлектриков наиболее характерна ионная электропроводность. В кристаллических веществах ионн

Зависимость удельной электропроводности от напряженности электрического поля В области слабых полей увеличение удельной проводимости (уменьшение сопротивления изоляции) с повышением

Диэлектрические потери Диэлектрические потери - та часть энергии электрического поля, которая рассеивается в диэлектрике в виде т

Тангенс угла диэлектрических потерь В электрическом конденсаторе с идеальным диэлектриком, т. е. диэлектриком без потерь, вектор тока Iс

Полные и удельные диэлектрические потери Используя рис. 3б получим выражение для расчета полных диэлектрических потерь P = U Ia = U Ic tg

Потери на электропроводность Потери на электропроводность - характерны для всех без исключения диэлектриков. Наблюдаются при постоя

Релаксационные потери Релаксационные потери - обусловливаются поляризацией диэлектриков. Вызываются активными составляющим

Диэлектрические потери полимеров Диэлектрические потери неполярных полимеров при тщательной очистке их от остатков мономеров, катализатор

Диэлектрические потери неорганических диэлектриков Наиболее актуально в настоящее время изучение диэлектрических потерь в стеклах, керамике, ситаллах главны

Диэлектрические потери в неоднородных диэлектриках Во многих устройствах электроизоляционной, кабельной и электронной техники применяемые диэлектрические м

Пробивное напряжение и электрическая прочность диэлектриков Минимальное напряжение Uпр, приложенное к диэлектрику, и приводящее к образованию в нем проводяще

Электротепловой пробой Электротепловой (тепловой) пробой возможен, когда выделяющееся в диэлектрике за счет электропроводности и

Пробой газообразных диэлектриков Пробой газов определяется двумя механизмами - лавинным и лавинно-стримерным, связанными с процессами ударн

Пробой жидких диэлектриков Электрическая форма пробоя, развивающаяся за время 10 -5-10 -8 с, наблюдается в тщательно очищенных

Пробой твердых диэлектриков В твердых диэлектриках, наряду с электрическим, тепловым и электрохимическим пробоем возможны также иониз

Природа проводимости и основные характеристики проводниковых материалов   Из проводниковых материалов - твердых тел, жидкостей и газов в электротехнике наиболее часто приме

Теплопроводность металла Отношение коэффициента теплопроводности к удельной проводи

Материалы высокой проводимости К этой группе относятся серебро, медь, алюминий. Серебро - один из наиболее дефицитных м

Сплавы и их свойства   Бронзы - сплавы меди с оловом (оловянные), алюминием (алю

Сплавы высокого сопротивления для резисторов измерительных приборов Манганины - сплавы на медной основе, содержащие около 85% Cu , 12% Mn , 3% Ni. П

Контактные материалы Для разрывных контактов в слаботочных контактах, кроме чистых тугоплавких металлов вольфрама и молибд

Явление сверхпроводимости Явление сверхпроводимости открыто в 1911 г. Камерлинг-Оннесом, обнаружившем, что ртуть, охлажденная

Сверхпроводники первого, второго и третьего рода Сверхпроводники первого, второго и третьего рода. Сверхпроводники первого рода - это чистые вещ

Эффект Мейсснера Эффект Мейсснера, обнаруженный в 1933г., состоит в вытеснении магнитного поля из объема с

Криопроводники Это материалы, удельное сопротивление которых достигает малых значений при криогенных температурах (н

Термоэлектродвижущая сила Между двумя различными металлическими проводниками в месте их соединения возникает контактная разность

Зависимость удельного электрического сопротивления металлов от температур Характерными зависимостями удельного электрического сопротивления металлов от температуры являются

Электрические характеристики сплавов Металлические сплавы обычно представляют механическую смесь исходных металлов, твердый раствор ил

Природа ферромагнетизма Возникновение магнитных свойств у ферромагнетиков связано с их доменным строением. Домены - э

Доменная структура магнитного материала Каждый реальный магнитный материал разделен по всему объему на множество замкнутых областей - доменов, в ка

Структура ферромагнетиков Ферромагнетики в основном кристаллизуются в трех типах решеток: кубической пространственной, кубической о

Магнитные свойства вещества Намагниченность любого вещества в магнитном поле можно о

Магнитная проницаемость В технике используется несколько десятков видов магнитной проницаемости в зависимости от конкретных прим

Магнитный гистерезис Магнитный гистерезис вызывается необратимыми процессами намагничивания. Ход кривой намагничивания на рис

Потери в магнитных материалах В переменных полях площадь петли гистерезиса увеличивается за счет потерь на гистерезис

Магнитомягкие материалы Технически чистое железо (низкоуглеродистая электротехническая сталь) содержит менее 0.05% углер

Электротехнические стали Электротехнические стали - сплавы железа с 0.5-5% кремния, которые образуют с железом тве

Пермаллои Пермаллои - железоникелевые сплавы с высокой проницаемостью в слабых полях. По составу выделяют

Особенности технологии пермаллоя Обе группы пермаллоев для улучшения электромагнитных свойств легируются различными элементами, например

Применение пермаллоев Сплавы с наибольшейи

Альсиферы Альсиферы - сплавы Al-Si-Fe, оптимальный состав (9.6% Si, 5.4% Al) имеет следующие свойства:

Магнитомягкие ферриты Магнитомягкие ферриты - химические соединения окисла железа Fe2O3 с окислами

Применение магнитомягких ферритов Магнитомягкие ферриты применяются: - длямагнитопроводов, работающих в слабых, сильных магн

Магнитотвердые материалы. Основные параметры. Для характеристики магнитотвердых материалов обычно используют ту часть кривой гистерезиса, которая лежи

Специальные магнитные материалы Материалы с цилиндрическими магнитными доменами (ЦМД), применяемые для изготовления запомина

Основные параметры полупроводников Из электрофизических параметров важнейшими являются: удельная электрическая проводимость (или величи

Собственные и примесные полупроводники, типы носителей заряда. Собственная проводимость Свободными носителями заряда в полупроводниках как правило, являются электроны, возникающие в результ

Зависимость подвижности носителей заряда от температуры в полупроводниках Подвижность носителей заряда в полупроводниках зависит от температуры, так как тепловое хаотическое колеб

Полупроводники. Зависимость концентрации носителей заряда от температуры Для собственного полупроводника концентрация свободных носителей заряда в зависимости от температуры

Полупроводники. Зависимость удельной проводимости от температуры Характер этой зависимости в полулогарифмических координатах показан на рисунке . В области собственной пр

Полупроводники. Время жизни носителей заряда и диффузионная длина В каждом полупроводнике носители имеют некоторое среднее время жизни

Основные эффекты в полупроводниках и их применение С точки зрения применения в электротехнике к важнейшим относятся эффекты выпрямления, усиления (транзист

Простые полупроводники Германий. Один из наиболее хорошо изученных полупроводников. Упрощенная технологическая сх

Полупроводники. Бинарные соединения. Карбид кремния - бинарное соединение с большой шириной запрещенной зоны 2.8-3.1 эВ в завис

Материалы применяемые в электроэнергетике Преимуществами газов перед остальными видами электроизоляционных материалов являются высокое удельное э

Жидкие диэлектрики Жидкие диэлектрики представляют собой электроизоляционные жидкости, используемые в электриче

Полимеры Для изготовления изоляции используют большое число материалов, относящихся к группе полимеров. Полимеры

Металлические резистивные материалы Из металлических материалов для резисторов наибольшее распространение получили материалы на основе никел

Графит. Бетэл   Вторым по значению резистивным материалом является графит. Здесь стоит упомянуть, как изменение с

Материалы с нелинейной проводимостью. ОЦК, силит, вилит. Материалы с нелинейной проводимостью очень важны для энергетики. Дело в том, что с их помощью подавляются п

allrefers.ru

Газообразные диэлектрики, реферат — allRefers.ru

Газообразные диэлектрики - раздел Образование, Виды связи

Они должны быть химически инертны, не образовывать активных веществ, разрушающих твердые материалы и вызывать коррозию металлов.

Электропроводность газов обусловлена наличием ионов и электронов. Проводимость повышается, если приложить повышнное напряжение. Вольт-амперная характеристика показывает изменение тока в газе (рис5.5) .

На участке 1 носители образуются под воздействием приложенного напряжения (не самостоятельная проводимость).

Протекающий при этом электрический ток пропорционален приложенному напряжению U, т. е. выполняется закон Ома:

I = U/R;

где R - электрическое сопротивление газа в промежутке между электродами.

На этом участке наряду с ге­нерацией заряженных частиц происходит и их рекомбинация.

На участке II с дальнейшим повышением напряжения ско­рость движения заряженных частиц увеличивается и подавляющее их большинство достигают электрода, не успев рекомбинировать. При критическом напряжении UKp энергии заряженных частиц дос­таточно для совершения ударной ионизации. При этом пропорциональность между током и напряжением нарушается, так как все ионы и электроны в газовом промежутке разряжаются на электродах, поэтому ток остается постоянным. Максимальный ток, не зависящий от приложенного напряжения, называется током насыщения Iн. При возникновении ударной ионизации число электронов и ионов рез­ко возрастает, появляется самостоятельная проводимость, ток вновь начинает увеличиваться с возрастанием напряжения на участке III.

В результате развития процесса ударной ионизации возникает электронная лавина, которая, двигаясь к положительному электро­ду, встречает лавинный поток положительных ионов, направлен­ный к отрицательному электроду. В результате образовавшейся в газовом промежутке проводящей газоразрядной плазмы* возника­ет пробой газа.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Виды связи

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА... Электро и радиоматериалы обладают большим разнообразием свойств Эти свойства... Виды связи Из атомов сроятся молекулы...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Газообразные диэлектрики

Все темы данного раздела:

Виды связи Все вещества состоят из атомов. Электроны притягиваются к ядру и отталкиваются друг от друга. Внешние элект

Кристаллические вещества К кристаллическим веществам относят все металлы и металлические сплавы. Кристалл состоит из множеств

Аморфные и аморфно-кристаллические вещества   Аморфные вещества. В аморфных веществах атомы и молекулы расположены беспорядочно. В отличие от кр

Материалы с высокой проводимостью   К материалам этого типа предъявляются следующие требования: минимальное значение удельного элект

Медь и ее сплавы   Медь.Медь является одним из самых распространенных материалов высокой проводимости. Она

Алюминий и его сплавы   Алюминий.Алюминий относится к так называемым легким металлам (плотность литого алюми

Железо и его сплавы   Железо обладает следующими свойствами: - более высокое по сравнению с медью и алюминием удель

Проводниковые резистивные материалы   Проводниковые резистивные материалы разделяют на сплавы для проволочных резисторов (манганин, ко

Пленочные резистивные материалы   Пленочные резистивные материалы получают из исходных ма­териалов в процессе получения самих рези

Материалы для термопар   Для термопар применяют чистые металлы и различные сплавы с высоким электрическим сопротивлением.

Благородные металлы Группу благородных металлов (серебро, платина, палладий, зо­лото) составляют металлы, обладающие наибольше

Тугоплавкие металлы К тугоплавким относят металлы с температурой плавления бо­лее 1700°С. Эти металлы, как правило, химически уст

Сверхпроводники   При понижении температуры удельное электрическое сопротив­ление металлов уменьшается и при весь

Криопроводники Некоторые металлы могут достигать при низких (криогенных) температурах весьма малого значения удельного э

Материалы для электроугольных изделий К электроугольным изделиям относятся щетки электрических машин, электроды для прожекторов и электролитич

Проводящие и резистивные композиционные материалы Проводящие композиционные материалы представляют собой механические смеси мелкодисперсных порошков мета

Материалы для подвижных контактов Все контактные материалы при работе подвергаются износу (раз­рушению). Принято различать механический, хим

Материалы для скользящих контактов Скользящие контакты обеспечивают переход электрического тока от неподвижной части устройства к подвижной

Материалы для размыкающих контактов Материалы для размыкающих контактов работают в сложных условиях, поскольку в процессе работы между контак

Металлокерамика Металлокерамические или порошковые сплавы получают из металлических порошков методом их прессова

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Полупроводниковые материалы обладают проводимостью, кото­рой можно управлять, изменяя напряжение, темпер

Свойства полупроводников Свойства полупроводниковых материалов характеризуются сле­дующими показателями: собственная и примесная

Простые полупроводники Простыми называют такие полупроводники, основной состав которых образован атомами одного химического эле

Полупроводниковые соединения Простые полупроводники не всегда отвечают требованиям совре­менного производства полупроводниковых приб

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ   По назначению диэлектрические материалы можно разде­лить на электроизоляционные материалы и акт

Электрические свойства   К электрическим свойствам диэлектриков относят поляризацию, электропроводность, диэлектрические

Механические свойства диэлектрика.   К основным механическим свойствам диэлектрика относятся упругость, прочность и вязкость. Упругос

Тепловые свойства К основным тепловым свойствам диэлектрика относят нагрево-стойкость, теплопроводность, тепловое расширен

Влажностные свойства   Все изолирующие материалы поглощают влагу. Размер молеку­лы воды примерно 2,1 * 10-9 м, что позволяет е

Физико-химические свойства   К основным физико-химическим свойствам относят кислотное число, растворимость, химостойкость, све

Полимеризационные синтетические полимеры Получают в процессе полимеризации под действием теплоты, давления, ультрафиолетовых лучей, а также инициат

Полимерные углеводороды. К ним относят полистирол, полипропилен, полиэтилен, поливинилхлорид (ПВХ), винипласти др. Полистирол - т

Фторорганические полимеры. Одним из существенных недостатков органических синтетических полимеров является пониженная теплостойкос

Фенолформальдегидные смолы Фенолформальдегидные смолы получают путем поликонденсации фенола в водном растворе формальдегида при тем

Полиэфирные смолы   Полиэфирные смолы получают в результате реакции поликонденсации различных многоатомных спиртов (

Эпоксидные смолы В чистом виде эпоксидные смолы представляют собой термопластичные низкоплавкие жидкие материалы. Пос

Полиамиды Полиамиды - термопластичные полярные диэлектрики с линейной структурой. Среди полиамидов наиболее ра

Полиимиды Полиимиды органические полимеры, которые обладают высокой нагревостойкостью (длительно выдерживают темпе

Электроизоляционные пластмассы Пластические массы (пластмассы) объединяют группу твердых или упругих материалов, которые состоят полност

Слоистые пластики и фольгированные материалы   Слоистые пластики являются одной из разновидностей пластмасс, которые получают горячим прессован

Электроизоляционные материалы на основе каучуков. Полимеры, которые при нормальной температуре подвержены большим обратным деформациям растяжения (до многи

Компаунды. Компаунды представляют собой механические смеси из электроизоляционных материалов, не содержащих раствор

ТВЕРДЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ. К твердым неорганическим диэлектрикам относят стекла; стеклокристаллические материалы, получаемые с испо

Ситаллы. Ситаллы («ситалл» - сокращение от слов «силикат» и «кристалл») – продукт частичной кристаллизации стеклома

Керамика. Керамика – твердый плотный материал, который получают спеканием неорганических солей с минералами и оксид

Жидкие диэлектрики Жидкие диэлектрики представляют собой низкомолекулярные вещества органического происхождения, которые б

Пробой газов в однородном электрическом поле Однородное поле образуется между электродами одинаковой геометрической фор­мы с большой площадью поверхн

Пробой газа в неоднородном поле Неоднородное поле образует­ся между электродами, если хотя бы один из которых имеет малую площадь. В основн

Относительная плотность воздуха 1. В ряде случаев воздух является основным изолирующим материа­лом, например в воздушных конденсаторах, на уч

Сигнетодиэлектрики Сигнетодиэлектриками называются материалы, которые обла­дают спонтанной (самопроизвольной) поляризацией

Пьезодиэлектрики Пьезоэлектриками называют твердые, анизотропные кристалли­ческие вещества, обладающие пьезоэффектом.

Электреты   Электретами называются диэлектрики, которые длительное вре­мя создают в окружающем пространс

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Магнитные свойства материалов характеризуются петлей гис­терезиса, кривой намагничивания, магнитной прон

Магнитотвердые материалы К магнитотвердым материалам относится магнитные материа­лы с широкой гистерезисной петлей и большой коэр

Магнитомягкие материалы Основным видом потерь в магнитомягких материалах являются на вихревые токи, которые для листового образца

Магнитомягкие материалы для низкочастотных магнитных полей   В постоянных и низкочастотных магнитных полях (на частотах до единиц килогерц) применяют металлич

allrefers.ru

Реферат жидкие диэлектрики

10.1.1. Основные характеристики.

10.1.2. Электроотрицательные газы, применение в энергетике.

10.2. Жидкие диэлектрики. Применение в энергетике.

10.2.1. Общие свойства.

10.2.2. Используемые и перспективные жидкие диэлектрики.

В лекциях 10 и 11 будут рассмотрены вопросы, касающиеся основных свойств и применения диэлектриков.

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.

Понятие диэлектрической проницаемости как количественной оценки степени поляризации диэлектриков. Зависимость диэлектрической проницаемости газа от радиуса его молекул и их числа в единице объема, жидких неполярных диэлектриков от температуры и частоты.

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.

Диэлектрики - вещества, обладающие малой электропроводностью, их виды: газообразные, жидкие, твердые. Электропроводность диэлектриков; ее зависимость от строения, температуры, напряженности поля. Факторы, влияющие на рост диэлектрической проницаемости.

Электрическая прочность у газов, сравнительно с прочностью жидкостей и твердых диэлектриков, невелика и сильно зависит как от внешних условий, так и от природы газа.

Сверхпроводники и возможности их применения в электротехнике. Зависимость пробивного напряжения в твердом диэлектрике от температуры и частоты. Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость. Нагревостойкость твердых и жидких диэлектриков.

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.

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 h aэфф = 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.

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 диэлектрика гексана 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

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 жидкостей может 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 предпробивных процессов, 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.

Наиболее распространенный в энергетике жидкий диэлектрик - это трансформаторное масло.

Трансформаторное масло, - очищенная фракция нефти, получаемая при перегонке, кипящая при температуре от 300 °С до 400 °С. В зависимости от происхождения нефти обладают различными свойствами и эти отличительные свойства исходного сырья отражаются на свойствах масла. Оно имеет сложный углеводородный состав со средним весом молекул 220-340 а.е., и содержит следующие основные компоненты.