Поделени во 3 групи:
1) нафтени масла;
2) синтетички течности;
3) растителни масла.
Течните диелектрици се користат за импрегнација на високонапонски кабли, кондензатори, за полнење трансформатори, прекинувачи и чаури. Покрај тоа, тие ги извршуваат функциите на течноста за ладење во трансформаторите, апаратот за гаснење на лак во прекинувачите итн.
Нафтени масла
Нафтени масла се мешавина од парафински јаглеводороди ( C n H 2 n+ 2) и нафтени (C n H 2 n). ) редови. Тие се широко користени во електротехниката како трансформаторски, кабелски и кондензаторски масла. Маслото, пополнувајќи ги празнините и порите во електричните инсталации и производи, ја зголемува електричната јачина на изолацијата и го подобрува отстранувањето на топлината од производите.
Трансформаторско масло добиени од нафта со дестилација. Електричните својства на трансформаторското масло во голема мера зависат од квалитетот на прочистување на маслото од нечистотии, неговата содржина на вода и степенот на дегасирање. Диелектрична константа на маслото 2,2, електричен отпор 10 13 Ом м.
Целта на трансформаторските масла е да ја зголемат електричната јачина на изолацијата; отстранете ја топлината; промовирање на гаснење на лакот во прекинувачите на маслото, подобрување на квалитетот електрична изолацијаво електрични производи: реостати, кондензатори за хартија, кабли изолирани со хартија, кабли за напојување - со истурање и импрегнација.
Маслото од трансформаторот старее за време на работата, што го влошува неговиот квалитет. Стареењето на маслото се промовира со: контакт на масло со воздух, покачени температури, контакт со метали (Cu, Рb, Fe), изложеност на светлина. За да се зголеми работниот век, маслото се регенерира со чистење и отстранување на производите за стареење и додавање инхибитори.
КабелИ кондензаторМаслата се разликуваат од трансформаторските масла по повисок квалитет на прочистување.
Синтетички течни диелектрици
Синтетичките течни диелектрици имаат некои својства кои се супериорни во однос на електричните изолациски масла базирани на нафта.
Хлорирани јаглеводороди
Совол – пентахлоробифенил C 6 H 2 Cl 3 – C 6 H 3 Cl 2 , добиен со хлорирање на бифенил C 12 H 10
C 6 H 5 - C 6 H 5 + 5 Cl 2 → C 6 H 2 Cl 3 - C 6 H 3 Cl 2 + 5 HCl
Соволсе користи за импрегнација и полнење на кондензатори. Има повисока диелектрична константа во споредба со нафтените масла. Совол диелектрична константа 5,0, електричен отпор 10 11 ¸ 10 12 оми m Sovol се користи за импрегнација на јачината на хартијата и радио кондензаторисо зголемен специфичен капацитет и низок работен напон.
Совтол – мешавина од був со трихлоробензен. Се користи за изолација на трансформатори отпорни на експлозија.
Органосилициумски течности
Најраспространети се полидиметилсилоксан, полидиетилсилоксан, полиметилфенилсилоксантечности.
Течности од полисилоксан - течни органосилициумски полимери ( полиорганосилоксани), имаат такви вредни својства како што се: високи отпорност на топлина, хемиска инертност, ниска хигроскопност, ниска точка на истурање, високи електрични карактеристики на широк опсег на фреквенции и температури.
Течните полиорганосилоксани се полимерни соединенија со низок степен на полимеризација, чии молекули содржат силоксан група на атоми
,
каде силициумските атоми се врзани за органски радикали R: метил CH3, етил C2H5, фенил C6H5 . Молекулите на полиорганосилоксан течности можат да имаат линеарна, линеарно разгранета и циклична структура.
Течност полиметилсилоксани добиени со хидролиза диметилдихлоросилан измешан со триметилхлоросилан .
Добиените течности се безбојни, растворливи во ароматични јаглеводороди, дихлороетан и голем број други органски растворувачи и нерастворливи во алкохоли и ацетон. ПолиметилсилоксаниТие се хемиски инертни, немаат агресивно дејство врз металите и не комуницираат со повеќето органски диелектрици и гуми. Диелектрична константа 2.0¸ 2.8, електричен отпор 10 12 Ом м, електрична јачина 12¸ 20 MV/m
Формула полидиметилсилоксанАизгледа како
– Си(CH 3 ) 3 – O – [ Си(CH 3 ) 2 - O ] n -Си(CH 3 ) = О
Течни органосилициумски полимери се користат како:
Полидиетилсилоксани – добиени со хидролиза диетилдихлоросилан И триетилхлоросилан . Имаат широк опсег на температури на вриење. Структурата се изразува со формулата:
Својствата зависат од точката на вриење. Електричните својства се исти како оние полидиметилсилоксан.
Течност полиметилфенилсилоксани имаат структура изразена со формулата
Се добива со хидролиза фенилметилдихлоросиланиитн Вискозно масло. По обработкатаNaOHвискозноста се зголемува 3 пати. Издржува загревање 1000 часа до 250 °C. Електричните својства се исти како оние полидиметилсилоксан.
На γ - зрачење, вискозноста на органосилициумските течности значително се зголемува, а диелектричните карактеристики нагло се влошуваат. Со голема доза на зрачење, течностите се претвораат во гумамаса, а потоа во цврсто, кршливо тело.
Органофлуорни течности
Органофлуорни течности - Од 8 F 16 - незапалив и отпорен на експлозија, високо отпорен на топлина(200 °C), имаат ниска хигроскопност. Нивните парови имаат висока електрична јачина. Течностите имаат низок вискозитет и се испарливи. Тие имаат подобра дисипација на топлина од нафтените масла и силиконските течности.–) n,
е неполарен полимер со линеарна структура. Се добива со полимеризација на етилен гас C 2 H 4 при висок притисок (до 300 MPa), или при низок притисок (до 0,6 MPa). Молекуларната тежина на полиетилен со висок притисок е 18000-40000, полиетилен со мала густина е 60000-800000.
Молекулите на полиетилен имаат способност да формираат области на материјал со уреден распоред на синџири (кристалити), затоа полиетиленот се состои од две фази (кристален и аморфен), чиј однос ги одредува неговите механички и термички својства. Аморфниот му дава на материјалот еластични својства, а кристалниот му дава цврстина. Аморфната фаза има температура на стаклена транзиција од +80 °C. Кристалната фаза има повисока отпорност на топлина.
Агрегати на молекули на полиетилен од кристална фаза се сферулити со орторомбна структура. Содржината на кристалната фаза (до 90%) во полиетилен со мала густина е поголема отколку во полиетилен со висока густина (до 60%). Поради високата кристалинност, полиетиленот со мала густина има повисока точка на топење (120 -125 ° C) и поголема цврстина на истегнување. Структурата на полиетилен во голема мера зависи од режимот на ладење. Со неговото брзо ладење се формираат мали сферулити, со бавно ладење - големи. Брзо ладениот полиетилен е пофлексибилен и помалку тврд.
Карактеристиките на полиетилен зависат од молекуларната тежина, чистотата и туѓите нечистотии. Механичките својства зависат од степенот на полимеризација. Полиетиленот има голема хемиска отпорност. Како електричен изолационен материјал, широко се користи во индустријата за кабли и во производството на изолирани жици.
Во моментов, се произведуваат следниве видови полиетиленски и полиетиленски производи:
1. полиетилен со низок и висок притисок - (n.d.) и (v.d.);
2. полиетилен со мала густина за кабловска индустрија;
3. полиетилен со ниска молекуларна тежина со висок или среден притисок;
4. порозен полиетилен;
5. специјална пластика од полиетиленско црево;
6. полиетилен за производство на HF кабел;
7. електрично спроводлив полиетилен за кабловска индустрија;
8. полиетилен исполнет со саѓи;
9. хлоросулфониран полиетилен;
10. полиетиленски филм.
Флуоропластика
Постојат неколку видови на флуоројаглеродни полимери, кои можат да бидат поларни или неполарни.
Да ги разгледаме својствата на производот од реакцијата на полимеризација на тетрафлуороетиленскиот гас
(F 2 C = CF 2).
Флуоропластика - 4(политетрафлуороетилен) – лабав бел прав. Структурата на молекулите изгледа како
Тефлонските молекули имаат симетрична структура. Затоа, флуоропластиката е неполарен диелектрик
Симетријата на молекулата и високата чистота обезбедуваат високо ниво на електрични перформанси. Поголема енергија на поврзување помеѓуЦ и Ф му дава висока отпорност на студ и отпорност на топлина. Радио компонентите направени од него можат да работат од -195 ÷ +250°C. Незапалив, хемиски отпорен, нехигроскопски, хидрофобен и не погоден од мувла. Електричниот отпор е 10 15 ¸ 10 18 Ом м, диелектрична константа 1.9¸ 2.2, електрична јачина 20¸ 30 MV/m
Радио компонентите се направени од флуоропластичен прав со ладно цедење. Пресуваните производи се синтеруваат во рерна на 360 - 380°C. Со брзо ладење, производите се стврднуваат со висока механичка сила. Со бавно ладење - незацврстен. Тие се полесни за обработка, помалку тешки и имаат високо ниво на електрични карактеристики. Кога деловите се загреваат до 370°, тие се менуваат од кристална состојба во аморфна состојба и стануваат проѕирни. Термичкото распаѓање на материјалот започнува на > 400°. При штоСе формира токсичен флуор.
Недостаток на флуоропластиката е неговата флуидност при механичко оптоварување. Има ниска отпорност на зрачење и трудоинтензивно се преработува во производи. Еден од најдобрите диелектрици за RF и микробранова технологија. Тие произведуваат електрични и радио инженерски производи во форма на плочи, дискови, прстени и цилиндри. HF каблите се изолирани со тенок филм, кој се набива при собирање.
Флуоропластиката може да се модифицира со помош на полнила - стаклени влакна, бор нитрид, саѓи, итн., што овозможува да се добијат материјали со нови својства и да се подобрат постоечките својства.
Диелектричната константа може да има дисперзија.
Голем број на диелектрици покажуваат интересни физички својства.
Врски
- Виртуелен фонд на природни науки и научно-технички ефекти „Ефективна физика“
Фондацијата Викимедија. 2010 година.
Погледнете што се „диелектриците“ во другите речници:
ДИЕЛЕКТРИКИ, супстанции кои слабо го спроведуваат електрицитетот (отпорност од редот од 1010 Ohm? m). Постојат цврсти, течни и гасовити диелектрици. Надворешното електрично поле предизвикува поларизација на диелектрикот. Во некои тешки... ... Модерна енциклопедија
Диелектриците- ДИЕЛЕКТРИКИ, супстанции кои слабо спроведуваат електрична енергија (специфичен отпор од околу 1010 Ohm´m). Постојат цврсти, течни и гасовити диелектрици. Надворешното електрично поле предизвикува поларизација на диелектрикот. Во некои тешки... ... Илустриран енциклопедиски речник
Супстанции кои слабо го спроведуваат електрицитетот (електрична отпорност 108 1012 Ohm? cm). Постојат цврсти, течни и гасовити диелектрици. Надворешното електрично поле предизвикува поларизација на диелектриците. Во некои цврсти диелектрици... ... Голем енциклопедиски речник
- (англиски диелектрик, од грчки dia through, through и англиски electric electric), супстанции кои слабо ја спроведуваат струјата. струја. Терминот „Д“. воведен од Фарадеј за да одреди во кој продира електричната енергија. Поле. D. yavl. сите гасови (нејонизирани), некои... Физичка енциклопедија
ДИЕЛЕКТРИКА- ДИЕЛЕКТРИКИ, непроводници или изолатори на телото, слабо спроводливи или воопшто непроводливи електрицитет. Такви тела се, на пример. стакло, мика, сулфур, парафин, ебонит, порцелан итн. Долго време, кога студирате електрична енергија... Голема медицинска енциклопедија
- (изолатори) супстанции кои не спроведуваат електрична струја. Примери на диелектрици: мика, килибар, гума, сулфур, стакло, порцелан, разни видови масла итн.Морски речник Самоилов К.И. М.Л.: Државна поморска издавачка куќа на Унијата НКВМФ ... Морски речник
Името дадено од Мајкл Фарадеј на телата кои не се спроводливи или, со други зборови, слабо спроводливи електрицитет, како што се воздухот, стаклото, разните смоли, сулфурот итн. Таквите тела се нарекуваат и изолатори. Пред истражувањето на Фарадеј во 1930-тите ... Енциклопедија на Брокхаус и Ефрон
ДИЕЛЕКТРИКА- супстанции кои практично не спроведуваат електрична струја; се цврсти, течни и гасовити. Во надворешно електрично поле се поларизирани Д. Се користат за изолација на електрични уреди, во електрични кондензатори, во квантни... ... Голема политехничка енциклопедија
Супстанции кои не ја спроведуваат добро струјата. Терминот „Д“. (од грчкиот diá through и англискиот electric electric) беше воведен од М. Фарадеј (Види Фарадеј) за да означи супстанции низ кои продираат електричните полиња. Во било која супстанција... ... Голема советска енциклопедија
Супстанции кои слабо го спроведуваат електрицитетот (диелектрична спроводливост 10 8 10 17 Ohm 1 cm 1). Постојат цврсти, течни и гасовити диелектрици. Надворешното електрично поле предизвикува поларизација на диелектриците. Во некои тешки... ... енциклопедиски речник
Книги
- Диелектрици и бранови, А.Р. Хипел. Авторот на монографијата презентирана пред вниманието на читателите, познат истражувач во областа на диелектриката, американскиот научник А. Хипел постојано се појавува во периодични списанија и во…
- Ефект на ласерското зрачење врз полимерните материјали. Научни основи и применети проблеми. Во 2 книги. Книга 1. Полимерни материјали. Научни основи на ласерско дејство на полимерни диелектрици, B. A. Vinogradov, K. E. Perepelkin, G. P. Meshcheryakova. Оваа книга содржи информации за структурата и основните термички и оптички својства на полимерните материјали, механизмот на дејство на ласерското зрачење врз нив во инфрацрвена, видлива...
Електрично изолационен материјал е диелектричен материјал дизајниран за електрична изолација. Вредноста на електричниот отпор се движи од 10 6 Ohm∙m до 10 17 Ohm∙m, дури и повисока за нејонизираните гасови.
Електрично-изолационите материјали, во зависност од нивната состојба на агрегација, се делат на гасовити, течни и цврсти. Според хемискиот состав - органски (полиетилен, полистирен, итн.) и неоргански (мика, мермер, итн.).
Под влијание на применетото електрично поле, се манифестира најважното својство на диелектриците - способноста за поларизација. Поларизацијае процес на ограничено поместување или ориентација на диелектрични честички кои имаат електрични полнежи, а диелектрикот добива индуциран електричен момент. Според ова својство, диелектриците се поделени на „поларни“, чии молекули имаат постојан електричен момент кој не е нула, и „неполарен“, чии молекули добиваат електричен момент само кога се изложени на надворешно електрично поле.
Основни својства на диелектриците:
- специфичен волумен и отпорност на површината (спроводливост).
Температурниот коефициент на електрична отпорност TKρ ја одредува промената на отпорноста на материјалот со промена на неговата температура, 0 C -1:
ТКρ=(1/ ρ 2) (dρ / dt ),
каде ρ2 е отпорност на температура t 2; др – промена на отпорноста; dt – промена на температурата од почетна дот 2.
Диелектрична константа на диелектрикот ε. Постојат релативна диелектрична константа εр , апсолутна ε и диелектрична константа на вакуум ε0 (електрична константад 0= 8,85 × 10 -12 f/m) . Тие се поврзани со врската:
ε=ε r ∙ε0 или ε r =ε/ε0.
Релативната диелектрична константа покажува колку пати диелектричната константа на медиумот е поголема од диелектричната константа на вакуумот.
Диелектричната константа на гасовитите диелектрици е околу 1, за неполарни течни и цврсти диелектрици обично е 2-2,5, за поларни диелектрици обично е во опсег од 3-8, но може да достигне неколку десетици и стотици.
Температурен коефициент на диелектрична константа TKε r – ви овозможува да ја оцените промената диелектрична константа со промена на температурата:
ТКε r =(1/ ε r )(d ε r / dt ).
Диелектрична загуба е моќта што се троши во диелектрикот кога е изложен на наизменично електромагнетно поле. Диелектричните загуби може да бидат предизвикани и од струите на спроводливост (загуби на спроводливост) и од доцнење на поларизацијата кога полето се менува (релаксација, миграција и загуби на резонанца). Покрај тоа, во силни електрични полиња во присуство на воздушни подмножества во диелектрикот, се забележуваат дополнителни загуби на енергија (загуби на јонизација). Диелектричните загуби зависат од применетиот напон U, V, фреквенција f, Hz, капацитет C , Ф и тангента на диелектрична загуба tgδ, W:
P = U 2∙ C ∙2 πf ∙ tgδ .
Тангента на диелектрична загуба tgδ ја одредува моќноста што се троши во диелектрикот под наизменично електромагнетно поле. Работа tgδ според релативната диелектрична константа се нарекува фактор на загуба:
д" = д r ∙ tan δ .
Диелектрична СилаЕ pr – јачина на електричното поле, по достигнувањето на која се јавува дефект во која било точка на диелектрикот:
E pr= U pr/h,
каде си pr – пробивен напон, највисоката вредност на напонот што е применета на диелектрикот во моментот на дефект,ч – дебелина на диелектрик. Димензија на електрична јачина – V/m.
Отпорност на топлина. ГОСТ 21515-76 ја дефинира отпорноста на топлина како способност на диелектрикот да издржи изложеност на покачени температури долго време, споредлив со неговиот работен век, без неприфатливо влошување на неговите својства.
Според отпорноста на топлина, диелектриците се поделени во 7 класи. Температурните индекси и класите на отпорност на топлина се дадени во табелата. 1.
Табела 1. Класи на отпорност на топлина на електроизолациски материјали.
TIK класа на отпорност на топлина Температура, 0 C
90 Y 90
105A105
120E120
130B130
155F155
180H180
180C Повеќе од 180
Посочените температури се максимално дозволени за долготрајна употреба.
Специфичен волуметриски електричен отпор, релативна диелектрична константа, тангента на диелектрична загуба, електрична јачина на главните електрични изолациски материјали се дадени во Табела. 2.
Табела 2. Електрични својства на основните електрични изолациски материјали (на 20 0 C)
Nameρ, Ohm∙mε r tgδ E pr, kV/mm
На 50 Hz На 50 Hz
Полистирен 10 13 - 10 15 2,4-2,7 (2-4)∙10 -4 25-30
Полиетилен 10 13 - 10 15 2.3 (2-3)∙10 -4 40-42
мала густина
Полиетилен 10 13 - 10 15 2,45∙10 -4 40-42
висока густина
Полипропилен10 13 - 10 15 2.1 (2-3)∙10 -4 30-35
Поли-10 12 - 10 13 3,7(3-5)∙10 -4 24
формалдехид
Полиуретан 10 12 - 10 13 4.612∙10 -3 20-25
Полиметил-10 10 - 10 12 3,66∙10 -2 15-18
Метакрилат
PVC10 10 - 10 12 4,7 (3-8)∙10 -2 15-20
PET10 12 - 10 13 3,5 (2-6)∙10 -4 30
(лавсан)
Флуоропластика-410 16 - 10 18 2.0(1-3)∙10 -4 27-40
Ознаки: ρ - специфичен волуметриски електричен отпор, εр - релативна диелектрична константа, tgδ - тангента на диелектрична загуба,Е pr - електрична јачина.
Диелектриците се супстанции кои не го спроведуваат или не спроведуваат слабо струја. Носачите на полнење во диелектрик имаат густина од не повеќе од 108 парчиња на кубен сантиметар. Една од главните својства на таквите материјали е способноста да се поларизираат во електрично поле.
Параметарот што ги карактеризира диелектриците се нарекува диелектрична константа, која може да има дисперзија. Диелектриците вклучуваат хемиски чиста вода, воздух, пластика, смоли, стакло и разни гасови.
Својства на диелектриците
Ако супстанците би имале своја хералдика, тогаш грбот на солта на Рошел сигурно би бил украсен со винова лоза, јамка за хистерезис и симболика на многу гранки на модерната наука и технологија.
Педигрето на солта Рошел датира од 1672 година. Кога францускиот фармацевт Пјер Сегне за прв пат добил безбојни кристали од винова лоза и ги користел за медицински цели.
Во тоа време сè уште беше невозможно да се замисли дека овие кристали имаат неверојатни својства. Овие својства ни дадоа право да разликуваме посебни групи од огромен број диелектрици:
- Пиезоелектрика.
- Пироелектрика.
- Фероелектрика.
Уште од времето на Фарадеј, познато е дека диелектричните материјали се поларизираат во надворешно електрично поле. Во овој случај, секоја елементарна ќелија има електричен момент сличен на електричен дипол. А вкупниот диполен момент по единица волумен го одредува векторот на поларизација.
Во конвенционалните диелектрици, поларизацијата уникатно и линеарно зависи од големината на надворешното електрично поле. Затоа, диелектричната подложност на речиси сите диелектрици е константна.
P/E=X=конст
Кристалните решетки на повеќето диелектрици се составени од позитивни и негативни јони. Од кристалните материи, кристалите со кубна решетка имаат најголема симетрија. Под влијание на надворешно електрично поле, кристалот е поларизиран и неговата симетрија се намалува. Кога надворешното поле исчезнува, кристалот ја враќа својата симетрија.
Кај некои кристали, електричната поларизација може да настане спонтано во отсуство на надворешно поле. Вака изгледа кристалот на гадолиниум молибденат при поларизирана светлина. Типично, спонтаната поларизација е неуниформа. Кристалот е поделен на домени - области со униформа поларизација. Развојот на мултидомен структура ја намалува вкупната поларизација.
Пироелектрика
Во пироелектриката, екрани со спонтана поларизација со бесплатни полнења што ги поништуваат врзаните полнења. Греењето на пироелектрикот ја менува нејзината поларизација. На температурата на топење, пироелектричните својства целосно исчезнуваат.
Некои пироелектрици се класифицирани како фероелектрични. Нивната насока на поларизација може да се промени со надворешно електрично поле.
Постои хистереза врска помеѓу поларизациската ориентација на фероелектрикот и големината на надворешното поле.
Во доволно слаби полиња, поларизацијата зависи линеарно од јачината на полето. Со неговото натамошно зголемување, сите домени се ориентираат во насока на полето, влегувајќи во режимот на заситување. Кога полето е сведено на нула, кристалот останува поларизиран. СО сегментот се нарекува резидуална поларизација.
Полето во кое се менува правецот на поларизација, отсечката DO се нарекува принудна сила.
Конечно, кристалот целосно ја менува насоката на поларизација. Со следната промена на полето, кривата на поларизација се затвора.
Меѓутоа, фероелектричната состојба на кристалот постои само во одреден температурен опсег. Особено, солта на Рошел има две точки на Кири: -18 и +24 степени, на кои се случуваат фазни транзиции од втор ред.
Фероелектрични групи
Микроскопската теорија за фазни транзиции ги дели фероелектриците во две групи.
Првата група
Бариум титанат спаѓа во првата група, а како што се нарекува и групата на фероелектрици од типот на пристрасност. Во својата неполарна состојба, бариум титанат има кубна симетрија.
За време на фазната транзиција во поларна состојба, јонските подрешетки се поместуваат и симетријата на кристалната структура се намалува.
Втора група
Во втората група спаѓаат кристали од типот на натриум нитрат, кај кои неполарната фаза има нарушена супрешетка од структурни елементи. Овде, фазната транзиција кон поларната состојба е поврзана со подредување на кристалната структура.
Покрај тоа, во различни кристали може да има две или повеќе веројатни позиции на рамнотежа. Постојат кристали во кои диполните синџири имаат антипаралелни ориентации. Вкупниот диполен момент на таквите кристали е нула. Таквите кристали се нарекуваат антифероелектрици.
Кај нив зависноста од поларизација е линеарна, до вредноста на критичното поле.
Понатамошното зголемување на јачината на полето е придружено со премин кон фероелектричната фаза.
Трета група
Постои уште една група на кристали - фероелектрици.
Ориентацијата на нивните диполни моменти е таква што во една насока имаат својства на антифероелектриците, а во другата насока, на фероелектриците. Фазните транзиции во фероелектриката се од два вида.
На фазна транзиција од втор ред во точката Кири, спонтаната поларизација непречено се намалува на нула, а диелектричната подложност, нагло менувајќи се, достигнува огромни вредности.
За време на фазна транзиција од прв ред, поларизацијата нагло исчезнува. Електричната подложност исто така нагло се менува.
Големата диелектрична константа и електричната поларизација на фероелектриците ги прават перспективни материјали за модерната технологија. На пример, нелинеарните својства на проѕирната фероелектрична керамика веќе се широко користени. Колку е посветла светлината, толку повеќе се апсорбира од специјални очила.
Ова е ефикасно во заштитата на видот на работниците во одредени индустрии кои вклучуваат ненадејни и интензивни блесоци на светлина. Фероелектрични кристали со електро-оптички ефект се користат за пренос на информации со помош на ласерски зрак. Во рамките на видното поле, ласерскиот зрак е симулиран во кристалот. Потоа зракот влегува во комплекс на опрема за прием, каде што информациите се изолираат и репродуцираат.
Пиезоелектричен ефект
Во 1880 година, браќата Кири откриле дека за време на деформацијата на солта Рошел, на нејзината површина се појавиле поларизациски полнежи. Овој феномен беше наречен директен пиезоелектричен ефект.
Ако кристалот е изложен на надворешно електрично поле, тој почнува да се деформира, односно се јавува обратен пиезоелектричен ефект.
Сепак, овие промени не се забележани кај кристалите кои имаат центар на симетрија, на пример, во оловниот сулфид.
Ако таков кристал е изложен на надворешно електрично поле, супрешетките на негативните и позитивните јони ќе се поместат во спротивни насоки. Ова доведува до поларизација на кристалите.
Во овој случај, забележуваме електрострикција, во која деформацијата е пропорционална на квадратот на електричното поле. Затоа, електрострикцијата се класифицира како рамномерен ефект.
ΔX1=ΔX2
Ако таков кристал се истегне или компресира, тогаш електричните моменти на позитивните диполи ќе бидат еднакви по големина со електричните моменти на негативните диполи. Тоа е, поларизацијата на диелектрикот не се менува, а пиезоелектричниот ефект не се јавува.
Кај кристалите со мала симетрија, при деформација се појавуваат дополнителни сили на инверзниот пиезоелектричен ефект, кои се спротивставуваат на надворешните влијанија.
Така, во кристал кој нема центар на симетрија во распределбата на полнежот, големината и насоката на векторот на поместување зависи од големината и насоката на надворешното поле.
Благодарение на ова, можно е да се извршат разни видови деформации на пиезокристали. Со лепење на пиезоелектрични плочи, можете да добиете елемент кој работи во компресија.
Во овој дизајн, пиезоелектричната плоча се наведнува.
Пиезокерамика
Ако на таков пиезоелектричен елемент се примени наизменично поле, во него ќе се возбудат еластични вибрации и ќе се појават акустични бранови. Пиезокерамиката се користи за производство на пиезоелектрични производи. Претставува поликристали на фероелектрични соединенија или цврсти раствори врз основа на нив. Со промена на составот на компонентите и геометриските форми на керамиката, може да се контролираат нејзините пиезоелектрични параметри.
Директните и инверзните пиезоелектрични ефекти се користат во разновидна електронска опрема. Многу единици на електроакустична, радиоелектронска и мерна опрема: брановоди, резонатори, множители на фреквенции, микроциркути, филтри работат користејќи ги својствата на пиезокерамиката.
Пиезоелектрични мотори
Активниот елемент на пиезоелектричниот мотор е пиезоелектричен елемент.
За време на еден период на осцилација на наизменичниот извор на електрично поле, тој се протега и комуницира со роторот, а во друг се враќа во првобитната положба.
Одличните електрични и механички карактеристики му овозможуваат на пиезо моторот успешно да се натпреварува со конвенционалните електрични микромашини.
Пиезоелектрични трансформатори
Принципот на нивното работење се заснова и на употребата на својствата на пиезокерамиката. Под влијание на влезниот напон, во возбудувачот се јавува обратен пиезоелектричен ефект.
Деформацискиот бран се пренесува до делот на генераторот, каде што поради директниот пиезоелектричен ефект се менува поларизацијата на диелектрикот, што доведува до промена на излезниот напон.
Бидејќи во пиезотрансформаторот влезот и излезот се галвански изолирани, функционалноста на конвертирање на влезниот сигнал во напон и струја, усогласувајќи го со влезното и излезното оптоварување, е подобра од онаа на конвенционалните трансформатори.
Истражувањата за различни феномени на фероелектрицитет и пиезоелектрицитет продолжуваат. Нема сомнеж дека во иднина ќе има уреди базирани на нови и изненадувачки физички ефекти во цврсти материи.
Класификација на диелектриците
Во зависност од различни фактори, тие различно ги покажуваат своите изолациски својства, што го одредува нивниот опсег на употреба. Дијаграмот подолу ја покажува структурата на класификацијата на диелектриците.
Диелектриците што се состојат од неоргански и органски елементи станаа популарни во националната економија.
Неоргански материјали - Тоа се соединенија на јаглерод со различни елементи. Јаглеродот има висока способност да формира хемиски соединенија.
Минерални диелектрици
Овој тип на диелектрици се појави со развојот на електроиндустријата. Технологијата за производство на минерални диелектрици и нивните видови е значително подобрена. Затоа, ваквите материјали веќе ги заменуваат хемиските и природните диелектрици.
Минералните диелектрични материјали вклучуваат:
Стакло(кондензатори, светилки) - аморфен материјал, кој се состои од систем на сложени оксиди: силициум, калциум, алуминиум. Тие ги подобруваат диелектричните својства на материјалот.
Стаклен емајл– се нанесува на метална површина.
Стаклени влакна– стаклени навои од кои се произведуваат ткаенини од фиберглас.
Светлосни водичи– светлоспроводлив фиберглас, сноп од влакна.
Ситали– кристални силикати.
Керамика– порцелан, стеатит.
Мика– микалекс, мика пластика, миканит.
Азбест– минерали со фиброзна структура.
Различни диелектрици не секогаш се заменуваат едни со други. Нивниот опсег на примена зависи од цената, леснотијата на користење и својствата. Покрај изолационите својства, диелектриците подлежат на термички и механички барања.
Течни диелектрици
Нафтени масла
Трансформаторско масло истури во . Најпопуларен е во електротехниката.
Масла за кабли се користи во производството. Тие ја импрегнираат хартиената изолација на каблите. Ова ја зголемува електричната сила и ја троши топлината.
Синтетички течни диелектрици
За да се импрегнираат кондензаторите, потребен е течен диелектрик за да се зголеми капацитетот. Таквите супстанции се течни диелектрици на синтетичка основа, кои се супериорни во однос на нафтените масла.
Хлорирани јаглеводороди се формираат од јаглеводороди со замена на молекулите на атомите на водород со атоми на хлор. Поларните бифенилни производи, кои содржат C 12 H 10 -nC Ln, се многу популарни.
Нивната предност е отпорноста на согорување. Една од недостатоците е нивната токсичност. Вискозноста на хлорираните бифенили е висока, така што тие треба да се разредат со помалку вискозни јаглеводороди.
Органосилициумски течности имаат ниска хигроскопност и отпорност на високи температури. Нивната вискозност многу малку зависи од температурата. Таквите течности се скапи.
Органофлуорните течности имаат слични својства. Некои примероци од течност можат да работат на 2000 степени долго време. Ваквите течности во форма на октол се состојат од мешавина на изобутиленски полимери добиени од гасни производи за пукање на нафта и се ниски по цена.
Природни смоли
Розине смола која има зголемена кршливост и се добива од смола (борова смола). Колофонот се состои од органски киселини, лесно се раствора во нафтени масла кога се загрева, како и во други јаглеводороди, алкохол и терпентин.
Температурата на омекнување на колофонот е 50-700 степени. На отворено, колофонот оксидира, побрзо омекнува и помалку добро се раствора. Колофон растворен во нафтено масло се користи за импрегнирање на кабли.
Растителни масла
Овие масла се вискозни течности кои се добиваат од различни растителни семиња. Најважни се маслата за сушење, кои можат да се стврднат кога се загреваат. Тенок слој масло на површината на материјалот, кога се суши, формира тврд, издржлив електричен изолационен филм.
Брзината на сушење на маслото се зголемува со зголемување на температурата, осветлувањето и употребата на катализатори - сушари (соединенија од кобалт, калциум и олово).
Ленено масло има златно жолта боја. Се добива од ленено семе. Точката на истурање на ленено масло е -200 степени.
Тунг масло направени од семето на дрвото тунг. Ова дрво расте на Далечниот Исток, како и на Кавказ. Ова масло е нетоксично, но не е квалитетно за храна. Тунг маслото се стврднува на температура од 0-50 степени. Таквите масла се користат во електротехниката за производство на лакови, лакирани ткаенини, импрегнација на дрво, а исто така и како течни диелектрици.
Рицинусово масло се користи за импрегнирање на кондензатори со хартиен диелектрик. Ова масло се добива од семки од рицинус. Се стврднува на температура од -10 -180 степени. Рицинусовото масло е лесно растворливо во етил алкохол, но нерастворливо во бензин.
ниска фреквенција. Како висока фреквенција се користат неполарни диелектрици.
3.1. Основни електрични својства на диелектриците
Главните електрични својства на диелектриците и нивните карактеристики се дадени во табелата. 12.
Табела 12
Електрични својства на диелектриците и нивните карактеристики
Имотот | Карактеристично | Означување |
||
Поларизација | Релативен диелектрик | |||
трична пропустливост |
||||
Електрична спроводливост | Специфични електрични | ρ, Ом м |
||
отпор | ||||
Диелектрик | Тангента на диелектричниот агол | tgδ |
||
загуби на небото | ||||
Електрични про- | Ударна тензија | Epr, MV/m |
||
3.1.1. Поларизација на диелектриците
Поларизацијата е еластично поместување на врзаните полнежи или ориентација на диелектричните молекули во електрично поле. Поларизацијата е придружена со појава на врзани електрични полнежи на површината на диелектрикот.
Способноста на диелектрикот да се поларизира се карактеризира со неговата релативна диелектрична константа
каде што C е капацитивност на кондензатор со диелектрик, C 0 е капацитет на кондензатор без диелектрик (во вакуум).
Се разликуваат следниве видови на поларизација:
поларизација на електрони- еластично поместување и деформација на електронските обвивки на атомите под влијание на надворешно поле (сл. 13,а). Карактеристично е за сите супстанции, но игра одлучувачка улога во неполарните диелектрици (гасовити,
течни и цврсти). Таквата поларизација се јавува речиси веднаш (τ = 10-15 с), без загуба на енергија, неговата вредност не зависи од фреквенцијата на полето;
Ориз. 13. Шема на појава на поларизација: а - електронска, б - јонска, в - ди-
целосна релаксација, g - спонтана (спонтана)
јонска поларизацијае предизвикана од поместување на еластично врзаните јони во меѓуатомското растојание (сл. 13б). Типично е за супстанции со јонска структура, времето на поларизација е кратко (τ = 10-13 с) и се јавува практично без загуба на енергија;
дипол-релаксацијаполаризација лежи во потеклото
ентација на диполни молекули под влијание на силите на полето (сл. 13, в).
Тој е својствен за поларните диелектрици, се јавува со текот на времето (τ = 10-2 с) и е придружен со загуби на енергија;
спонтана (спонтана) поларизацијазабележано во фероелектриката. Тоа се супстанции што се состојат од наелектризирани области - домени кои имаат електричен момент. Во отсуство на надворешно поле, домените се наоѓаат случајно, а вкупниот момент е нула. Во надворешно поле, се случува преориентација на домени и се создава силен ефект на поларизација (сл. 13г): релативната диелектрик
Регионалната пропустливост достигнува ε = 105.
Ефект на температурата врз поларизацијата на диелектриците
Промената на релативната диелектрична константа со температурни промени се карактеризира со температурен коефициент
αε = | ||||
ε dT | ||||
Со електронска поларизација, релативната диелектрична константа малку се намалува со зголемување на температурата поради намалување на густината на супстанцијата (αε<0) (кривая 1 на рис. 14). При ионной поляризации ε с увеличением температуры несколько повышается в результате ослабления упругих сил, действующих между ионами, из-за увеличения расстояния между ними при тепловом расширении (αε >0) (крива 2 на слика 14). Поларизацијата на релаксација на дипол силно зависи од температурата на медиумот. Со зголемување на температурата, силите на меѓумолекуларната интеракција слабеат, а диполните молекули полесно се ориентираат во надворешното поле - ε се зголемува. Со дополнително зголемување на температурата, интензивното термичко движење на молекулите го ослабува ориентирачкото влијание на полето - ε се намалува (крива 3 на сл. 14). Со спонтана поларизација, неговата вредност се зголемува до одредена температура (Tc - Кири точка), над која фероелектрикот ги губи своите специфични својства (крива 4 на сл. 14).
Ориз. 14. Температурни зависности на релативната диелектрична пропустливост
вредност за поларизација: 1 - електронска, 2 - јонска, 3 - диполна релаксација, 4 - спонтана
Влијанието на јачината на електричното поле врз поларизацијата на диелектриците
Врз основа на ефектот на јачината на електричното поле врз релативната диелектрична константа, се разликуваат линеарни и нелинеарни диелектрици. Капацитетот на кондензаторот со линеарен диелектрик зависи само од неговите геометриски димензии, а ε не зависи од јачината на надворешното поле (сл. 15а).
Огромниот број на диелектрици припаѓа на линеарни диелектрици:
неполарни диелектрици со електронска поларизација - гасови, течности, кристални и аморфни цврсти материи (бензен, парафин, сулфур, полиетилен итн.);
поларни диелектрици содипол-релаксација и електронска поларизација - органски течни и цврсти материи (хлорирани јаглеводороди, повеќето органски соединенија базирани на полимери итн.);
неоргански јонски соединенија со јонска и електронска поларизација - кристални материи со густо пакување на јони (кварц, мика, корунд - Ал 2 O3, рутил - TiO2, итн.);