Учебно-методический комплекс по дисциплине «электротехнические материалы»

Синтетические жидкие диэлектрики
Трансформаторные и другие электроизоляционные масла нефтяного происхождения обладают рядом преимуществ, которые и обеспечили им весьма широкое применение: они сравнительно дешевые и могут производиться заводами нефтеперерабатывающей промышленности в весьма больших количествах, при хорошей отчистке их tgδ, как это и свойственно чистым неполярным диэлектрикам, а электрическая прочность достаточно высока. Однако в некоторых случаях качество этих масел оказывается недостаточно высоким. Например, когда требуется полная пожарная безопасность и взрывобезопасность, маслонаполненные трансформаторы и другие аппараты применяться не могут.
Интервал рабочих температур нефтяных масел, ограниченный с одной стороны, температурой застывания или чрезмерного повышения вязкости и с другой стороны, температурой начала быстрого теплового старения в данных условиях эксплуатации, сравнительно узок. Нефтяные масла склонны и к электрическому старению, т.е. они, могут ухудшать свои свойства под действием электрического поля высокой напряженности. Для пропитки конденсаторов с целью получения повышенной емкости в данных габаритных размерах конденсатора желательно иметь полярный жидкий диэлектрик с более высоким, чем у неполярных нефтяных масел, значением ε.
Имеется ряд синтетических жидких диэлектриков, по тем или иным свойствам превосходящих нефтяные электроизоляционные масла.
Хлорированные углеводороды получают из различных углеводородов путем замены в их молекулах некоторых (или даже всех) атомов водорода атомами хлора. Наиболее широкое применение имеют полярные продукты хлорирования дифелена (молекулы которого С₁₂Н₁₀(или Н₅С₅-С₅Н₅) состоит из двух фенольных остатков), имеющими общий состав С₁₂Н_10-nCℓ_n.
Из числа применения хлорированных дифеленов отметим совол, по составу близкий к пентахлордифенилу С₁₂Н₅Сℓ₅. Замена соволом нефтяного масла в производстве силовых бумажных конденсаторов позволяет снизить объем конденсатора при равной реактивной мощности примерно в два раза. Совол более стабилен при работе в электрическом поле, чем масло. Недостатком конденсаторов, пропитанных соволом, является сильное уменьшение емкости при падении температуры ниже 0⁰С. Хлорированные дифенилы негорючие. Однако их недостатком является высокая токсичность.
Кремнийорганические жидкости обладают весьма малым углом диэлектрических потерь, низкой гигроскопичностью и повышенной нагревостойкостью. Как и другие кремнийорганические соединения, кремнийорганические жидкости весьма дороги, что ограничивает их применимость. В зависимости от характера радикалов, присоединенных к Si, различают полиметилсилоксановые (ПМЛ), полиэтилсилоксановые (ПЭС), и полиметилфенилсилоксановые (ПМФС) жидкости. Эти жидкости имеют 1кГц и 20⁰С значение ε от 2,5 до 3,3 и tgδ 0,0001-0,0003; наивысшая допускаемая рабочая температура некоторых этих жидкостей доходит до 250⁰С длительно и до 350⁰С кратковременно.
Фторорганические жидкости имеют весьма малый tgδ, ничтожно малую гигроскопичность и высокую нагревостойкость, могут работать длительно при температуре 200⁰С и выше. Пары некоторых фторорганических жидкостей имеют необычно высокую для газообразных диэлектриков электрическую прочность.
Характерными свойствами фторорганических жидкостей является малая вязкость, низкое поверхностное натяжение, высокий температурный коэффициент объемного расширения, сравнительно высокая летучесть. Фторорганические жидкости способны обеспечивать значительно более интенсивный отвод тепла потерь от охлажденных обмоток и магнитопроводов, чем нефтяные масла или кремнийорганические жидкости.