Вещества, в зависимости от воздействия электростатического поля, классифицируются на полупроводники, проводники и диэлектрики. Диэлектрик — материал, плохо проводящий электрический ток. В нем отсутствуют свободные заряженные электрически частицы, на которые могло бы подействовать внешнее электрическое поле.
Рассмотрим подробнее, что такое диэлектрики, их основные свойства и области применения.
Что такое диэлектрики и их примеры
К диэлектрикам относятся вещества, обладающие низким уровнем проводимости электричества. К таким типам веществ можно отнести стекло, пластмассу, воздух, смолы и резину. Одним из ключевых свойств диэлектриков является их способность удерживать электростатическое поле и накапливать энергию. Благодаря этим свойствам к диэлектрикам относятся разнообразные материалы, используемые в электрооборудовании и бытовых приборах.
Свойства изолирующих веществ: физические свойства
Свойства диэлектриков определяются их структурой и химическим составом. Основные физические свойства изоляторов включают:
Электрическую прочность — способность выдерживать высокие напряжения без пробоя.
Диэлектрическую постоянную — характеризует способность материала накапливать электрическое поле.
Теплопроводность — влияет на способность диэлектрика отводить тепло, что важно в работе электрических устройств.
Диэлектрические материалы активно используются в качестве изоляции — помогают в обслуживании аппаратов, проводящих ток от корпуса до земли. Позволяют безопасно обслуживать вышедшие из строя электрические цепи.
Классификация диэлектрических материалов
В зависимости от агрегатного состояния изоляторы можно разделить на:
- Твердые. Самый распространенный вид материала, встречающийся повсеместно. Применяются в строительстве, энергетике, промышленности. Представляют собой полимерные изделия, волокнистые, бумажные, каучуковые и резиновые.
- Жидкие. Группа диэлектриков включает в себя синтетические и нефтяные масла, а также природного происхождения растительные. Могут иметь токсичные включения.
- Газообразные. Класс природных диэлектриков, которые не получили популярности в промышленном секторе — азот, углекислый газ.
Физические и химические свойства диэлектриков разнятся, также как и их стоимость, поведение в эксплуатации. Поэтому материалы нельзя назвать взаимозаменяемыми — каждый вид предназначен под определенную задачу. Помимо степени изоляции, технические характеристики определяются недостатками материала, ценой, возможностями в обработке.
Жидкие
Диэлектрические масла на нефтяной основе
Такие масла получают путем переработки нефти и широко используются в трансформаторах, других типах энергетических установок. Они обладают хорошими изоляционными свойствами и высокой теплопроводностью, что позволяет эффективно охлаждать оборудование.
В силовых трансформаторах применяется жидкое изоляционное масло, и оно выполняет следующие функции:
- Рассеивает тепло от сердечника трансформатора.
- Обеспечивает изоляцию между баком и проводами, заполняет поры в изоляционных волокнах.
Оборудование, работающее без залива масла, именуется «трансформатором сухого типа», такую технику можно встретить не часто. Диэлектрические масла используются для работы других электроинструментов и их частей — заливают жидкость для корректной работы реле и насосов.
Сырьем для изготовления масла служит нефтяной продукт. На каждом этапе производства после термической обработки отделяют полученную жидкость от посторонних фракций. Для этого применяют серную кислоту и щелочи.
Трансформаторное масло — состоит из смеси углеродов, представляет собой вещество желтого цвета или прозрачного. Наличие воды в консистенции повышает электропроводность. Если помимо воды присутствуют другие примеси в составе, изолирующие характеристики вещества понижаются.
Жидкий диэлектрик может содержать в своем составе токсичные присадки, в том числе полихлорбифенил. Поэтому трансформаторное масло используют строго по назначению, без отклонений — не рекомендуется использовать продукт нефтепереработки в качестве топлива или для смазки деталей. Для старых трансформаторов такой состав не будет критичен, тогда как оборудование нового выпуска потребует более чистого масла без посторонних токсичных включений.
Преимущество трансформаторного масла — возможность утопить компоненты и быстро привести оборудование на рабочий лад. Таким образом, можно быстро наладить процесс охлаждения в трансформаторе, заполнить маслом все существующие пустоты и воздушные поры в конструкции механизмов.
Масло для электрического выключателя похоже на продукт для изоляции трансформаторов, но дополнительно имеет еще одну опцию — создает дугогасящую среду.
Кабельное масло используется для пропитки кабелей, характеризуется высокой изоляционной способностью. Предназначено для продления срока службы электротехнической продукции. Также применение диэлектрика необходимо для работы маслонаполненного кабеля. Изолирующая жидкость устойчива к воздействию ионизированных газов, сохраняет электрические характеристики при длительном воздействии тепла.
Все виды масляных диэлектриков со временем теряют свои эксплуатационные свойства под воздействием внешних факторов. Масло «стареет» быстрее в таких условиях:
- При регулярном воздействии света.
- При воздействии повышенной температуры с учетом допустимого диапазона в 95°C.
- При воздействии воздуха происходит процесс окисления.
- При соприкосновении с металлическими поверхностями.
Исходные свойства масла можно восстановить, используя такие технологии:
- Обработка адсорбентами.
- Прогонка состава через фильтрующую бумагу.
- Обновление состава в центрифуге за счет центробежной силы.
Синтетические жидкие диэлектрики
Синтетические жидкости создаются искусственным путем и характеризуются высокой стойкостью к воздействию тепла и агрессивных сред. Они находят применение в высоковольтных системах и оборудовании специального назначения.
Среди преимуществ жидкого изолятора: негорючесть, приспособленность к высоким температурным диапазонам, малая вязкость, летучесть (требуют герметизации).
Кремнийорганические жидкости. Сочетание углеводородных и кремнистых материалов дает уникальное сочетание технических характеристик. Стойкие к радиации, температуре и напряжению силиконы, используются в изготовлении изоляции для работы в помещениях, имеющих повышенный риск возгораний. Наносятся на твердые изоляторы для повышения водоотталкивающих свойств.
Хлорированные углеводороды. По сравнению с нефтяными маслами имеют повышенное значение диэлектрической проницаемости. Используется вещество в силовых конденсаторах в качестве пропитки.
Фторорганический изолятор. Изготовление подразумевает сложный технический процесс, а также использование дорогого исходного сырья, поэтому фторорганические жидкости ограничены в применении.
Растительные масла
Растительные масла, такие как льняное и касторовое, тоже могут относиться к диэлектрикам. Они используются в пищевой промышленности и медицине, а также в некоторых видах электротехнического оборудования. Путем нанесения на поверхность застывают, тем самым создавая диэлектрический барьер.
Твердые диэлектрические материалы
Твердые изоляционные материалы используются в таких целях:
- В пошиве спецодежды, обеспечивающей защиту мастеру электромонтажнику.
- В производстве диэлектрических ковриков и других элементов защиты на производстве.
- Для работы трансформаторов, двигателей и генераторов твердый материал участвует в производстве плит и прокладок.
- Для создания обмоток, корпусов, изолирующих прокладок.
Материалы, обладающие низкой электропроводимостью, применяемые для изоляции и накопления электрических зарядов, могут относиться к выделенным группам.
Полимеры — чем выше кристаллизация, тем ниже диэлектрические потери. В виду ограниченности свойств природных полимеров, сейчас используют синтетические аналоги.
- Полистирол.
- Полиэтилен.
- Поливинилхлорид.
- Полиформальдегид.
Волокнистые материалы — состоят из волокнистой текстуры, недорогие, но не гигроскопичны. Требуют влагостойкой пропитки для обеспечения функции изолятора.
- Дерево.
- Текстильные материалы.
- Бумага (конденсаторная, кабельная) и картон.
Слюдяные материалы — используются для изготовления кабельно-проводниковой продукции и в машиностроении за счет рулонной формы, эластичного тонкого слоя.
- Слюда и слюдониты.
- Миканиты.
- Микаленты.
Каучуки и резина — используются для экранирования и изоляции токопроводящих жил в кабелях. Актуальны для негорючей кабельной продукции.
- Каучук натуральный и синтетический.
- Резина —кабельная, изоляционная, шланговая, полупроводящая.
Использование диэлектриков
Изоляторы используются в промышленности, сельском хозяйстве, при изготовлении бытовых приборов и автономных электрических систем. Классифицируются диэлектрики по разным критериям, но самым важным является агрегатное состояние. Использование диэлектриков позволяет создавать надежное и эффективное оборудование, отвечающее современным требованиям.
Приобрести коврик диэлектрический и другие изоляторы возможно на сайте компании «ВЭЛТЭКС». Работаем оптом и в розницу с 2014 года, поставляем электротехническое оборудование с гарантией более чем от 200 производителей.
