Проектирование электроснабжения коттеджных поселков, квартир, коттеджей
разработка проектов ТП, КТП, РТП 6 (10, 35 кВ) / 0.4 кВ
По запросу на info@k-volt.ru предоставляем технико-коммерческое предложение на проектирование электроснабжения объекта в течении 3-х рабочих дней.

Диэлектрики, диэлектрические и электроизоляционные материалы классификация, электрические свойства

Диэлектриками называют вещества, основным электрическим свойством которых является способность поляризоваться в электрическом поле и в которых возможно существование электростатического поля, так как электрические заряды его атомов, молекул или ионов связаны. Используемые же на практике диэлектрики содержат и свободные заряды, которые, перемещаясь в электрическом ноле, обусловливают электропроводность на постоянном напряжении. Однако количество таких свободных зарядов в диэлектрике невелико, а поэтому ток весьма мал, т. е. для диэлектрика характерным является большое сопротивление прохождению постоянного тока.

Согласно ГОСТ 21515-76 диэлектрическими материалами считают класс электротехнических материалов, предназначенных для использования их диэлектрических свойств, а именно большого сопротивления прохождению электрического тока и способности поляризоваться. Электроизоляционными материалами называют «диэлектрические материалы, предназначенные для электрической изоляции», являющейся неотъемлемой частью электрической цепи и необходимой для того, чтобы не пропускать ток по не предусмотренным электрической схемой путям.

По агрегатному состоянию диэлектрические материалы разделяются на газообразные, жидкие и твердые. По происхождению различают диэлектрические материалы природные, которые могут быть использованы без химической переработки, искусственные, изготовляемые химической переработкой природного сырья, и синтетические, получаемые в ходе химического синтеза. По химическому составу их разделяют на органические, представляющие собой соединения углерода с водородом, азотом, кислородом и другими элементами; элементоорганические, в молекулы которых входят атомы кремния, магния, алюминия, железа и других элементов; неорганические, не содержащие в своем составе углерода.

Из многообразия свойств диэлектрических материалов, определяющих их техническое применение, главными являются электрические свойства: электропроводность, поляризация и диэлектрические потери, электрический пробой и электрическое старение.

Электропроводность диэлектрических материалов обусловлена существованием в них весьма небольшого количества свободных зарядов: электронов (дырок), ионов, молионов. Молионы присущи жидким диэлектрикам и представляют собой частицы твердых диэлектриков коллоидных размеров (10-6 м), которые заряжаются, адсорбируя имеющиеся в жидкости ионы. Носители заряда образуются в результате термической генерации, фотогенерации, действия ионизирующих излучений, инжекции электронов (дырок) с металлических электродов, ударной ионизации в сильных электрических полях. Различают дрейфовый, прыжковый (носитель большую часть времени локализован, перемещения занимают меньшую часть) и диффузионный механизмы перемещения носителей заряда. Направленный поток носителей заряда в диэлектриках (электрический ток) может обусловливаться: электрическим полем; градиентом температур; сочетаниями электрического поля и градиента температур, электрического и магнитного полей, градиента температур и магнитного поля.

Электропроводность диэлектрика характеризуется удельными объемной σ, См·м-1, и поверхностной σS, См, проводимостями или удельными объемным ρ, Ом·м, и поверхностным ρs, Ом, сопротивлениями (для газообразных и жидких диэлектриков σs и ρs не определяются). При нормальных температуре, влажности и напряженности электрического поля ρ составляет 106—108 для низкокачественных и 1014—1017 Ом·м для высококачественных диэлектриков. С ростом температуры ρ жидких и твердых диэлектриков, как правило, уменьшается. Уменьшение ρ характеризуют температурным коэффициентом удельного объемного сопротивления, К-1, ТК . Измерения ρ и ρs производят при постоянном напряжении согласно ГОСТ 6433.1-71.

В электрическом поле в диэлектрике происходят поляризации: за время 10-16— 10-15 с электронная упругая у всех диэлектриков независимо от агрегатного состояния; в течение 10-14—1013с ионная упругая (в ионных кристаллах); за соизмеримое с полупериодом T/2 приложенного напряжения время дипольная (в полярных диэлектриках) и миграционная — объемно-зарядовая и тепловая ионная (в содержащих микро- и макронеоднородности диэлектриках); доменная (в сегнетоэлектриках), определяемая ориентацией векторов спонтанной поляризованности.

Поляризация диэлектрика может быть вызвана: механическими нагрузками (пьезополяризация в пьезоэлектриках); нагревом (пирополяризация в пироэлектриках); светом (фотополяризация).

Поляризованное состояние диэлектрика в электрическом поле Е характеризуется электрическим моментом единицы объема, поляризованностью Р, Кл/м2, которая связана с его относительной диэлектрической проницаемостью εr: Р=εor-1)Е, где εo=8,85·10-12 Ф/м. Произведение εoεr, ф/м, называют абсолютной диэлектрической проницаемостью. В газообразных диэлектриках εr мало отличается от 1,0, в неполярных жидких и твердых достигает 1,5—3,0, в полярных имеет большие значения; в ионных кристаллах εr=5÷10, а в имеющих перовскитовую кристаллическую решетку достигает 200; в сегнетоэлектриках εr=103 и больше.