2.1.2. Жұмсақ диэлектриктер
Жұмсақ диэлетриктердің ерекше қасиеттерінің бірі негізгі механикалық төзімділігі, қанықтығы және де сумен араласпайтындығы. Мұның сумен реакцияға түсуі 0-ге тең десек те болады. Барлық жұмсақ диэлектриктер поликристалдық құрылымға ие. Сондықтан тұрақты температураны ұстап тұрады.
Парафиндердің құрамында полярсыз жұмсақ диэлектриктер болады. Оларды мұнайды айдау нәтижесінде алады. Парафин қатты көмірсутектерден тұрады. Парафин майлы қоспалардан тазаланғаннан кейін ақ түске боялады. Соның нәтижесінде жақсы эелектроқшаулағыш қасиетке ие болады. Парафиннің А, Б, Г және Д маркаларын электроқшаулағыш материалдар ретінде пайдаланылады. Парафиннің қасиеттері: тығыздығы 0,85-0,90 г/см³, температурасы 50-58°С; ε=1,9-2,2; tgδ=0.0002-0..0007; Е=20-30 кв/мм.
Парафиндердің кемшілігі ол сұйық күйден қатты күйге өту кезіндегі көлемінің 12%-15% кішіреюі. Парафинді 130-140°С-та ұзақ қыздыру нәтижесінде ол электроқшаулағыш қасиетін жоғалтады.
Церезин- ол парафинге қарағанда әлдеқайда жоғары температурада балқиды. Церезиндерді озокеридті және синтетикалық деп бөлеміз. Озокеридті церизинді қатпарлы Жұмсақ озокеридті қайта өңдеу нәтижесінде алады. Құрамында мұнайға ұқсас зат болады. Озокеридті церизинді қатпарлы Жұмсақ озокеридті қайта өңдеу нәтижесінде алады. Озокеридті мақталы қағазды өткізгіштерде және кабельдерде қолданады. Озокеридті тазалау нәтижесінде церизин алынады. Құрамында қатты көмірсутек қоспасы болады. Церизин сарғылт түске ие бола отырып, парафинмен салыстырғанда жоғары температурада балқиды. Озокеридті церизиннің 4 маркасы шығарылады: I,II,III,IV, олар бір-бірінен балқу температурасына байланысты ерекшеленеді: I-80 , II-75
,III-67
,IV-57
-қа тең болады.Озокеридті церезеннің қасиеттері: тығыздығы: 0,86: 0,90 г/см
;
.
Синтетикалық церезин - өнімді аз уақыт ішінде айдау нәтижесінде алынады.Сол процестің нәтижесінде синтетикалық жанармай пайда болады. Синтетикалық церезин озокеридті церезинге қарағанда жоғары балқу температурасына ие.
Синтетикалық церезиннің қасиеттері: тығыздығы: 0,86:0,90г/см
.
Галовакс- синтетикалық жанбайтын жұмсақ диэлектрик.Ол жағымсыз иісті болып келеді.
Галовакстың түсі ашық сұрдан ашық жасылға дейін өзгеруі оны тазалау нәтижесінде байқалады.Галовакс – нафтолинді хлорлау нәтижесінде алынады.Галовакс полярлы диэлектрик болып табылады.Сондықтан ол жоғары диэлектрлік электрөткізгіштікке ие.
. Бұл қағазды конденсатордың сиымдылығын 20-25%-ға жоғарылатуға мүмкіндік береді.Ол галоваксты парафиннің орнына балқытқан кезде жүзеге асады.
Галовакстың қасиеттері: тығыздығы: 1,55:1,67 г/см балқу температурасы: 100-130
көлемнің бұзылуы 1,5-2,5%.
Жақсы электрлік қасиетімен қоса суда ерімейтіндігіне байланысты Жұмсақ диэлектриктерді электр оқшаулағыш құрылымдарда, кампаудтарда, қағазда конденсаторларда, электр оқшаулағыш негізі бар пласт массаларда, асбестті цементте және мраморда т.б. қолдануға мүмкіндік береді.
Көптеген жұмсақ диэлектриктер (парафин, церезин т.б.) электр оқшаулағыш резиналарды жұмсартуда қолданылады.
2.1.3. Электротехникалық лактар
Электроқшаулағыш лактар-электроқшаулағыш қасиетіне еріткіштен қабыршықты жайғаннан кейін түзілетін коллоидты ерітінділердің лактық негізі.
Лактың құрамына келесідей қосымша заттар кіруі мүмкін:
Сиккативтер-өсімдік майларының және лактардың кебу процесін жылдамдататын заттар.
Пластификаторлар-лакты қабыршықтарға иілгіштік және төзімділік беретін заттар.
Қатайтқыштар- лактардың қабыршығын қатайту барысында жалғаушы заттар.
Электроқшаулағыш эмальдар- лакты қабыршықтың төзімділігін арттыратын жоғарғы дисперсиялық биоорганикалық заттардың пигменттері бар лактар.
Электроқшаулағыш лактар кептіру тәсіліне байланысты 3 негізгі топқа жіктеледі: майлы, смолалық, эфирцелилоздық
Электроқшаулағыш лактар функциясына байланысты 3 түрге бөлінеді
1) Сіңіргіштер.
2) Жамылғыштар
3) Жабысқыштар
Компаундар термоактивті термопластикалық полимерлі смола және элостомерлік материалдар, электроқшаулағыш материалдар және жарылыстан қорғанатын зат ретінде қолданылады.
Электроқшаулағыш компаундтар электроқшаулағыш заттардың құрамында болатын лактық негіздерден тұрады, бірақ лактардан айырмашылығы еріткіштері болмайды.
Орташа немесе жоғары температура жағдайында компаундтар сұйық күйде болады және химиялық процесстер барысында суыған сайын қатаяды. Бұлардан басқа тағы да компаундтарға компаундтың жабысқақтығын төмендететін анпевтық еріткіштер, пластификаторлар пициоторлар, ингибаторлар кіреді. Компаундтардың құрамына жылуөткігіштігі жоғарылауына температуралық созылу коэффицентінің азаюына тұрақтылықтың төмендеуіне байланысты қолданылатын органикалық және биоорганикалық талшықты материалдар жатады.
Электроқшаулағыш лактар және компоундтар электроқшаулағыш және кабельдік техникада кеңінен қолданылады және электр машиналардың, трансформатрлардың, жоғары сапалы жинақтаағыш құрылғыларды өндіруде қолданылады.
Электроқшаулағыш компоундтар атқаратын функциясына байланысты 2 негізгі топқа бөлінеді: құйылатын және сіңірілетін
Сіңірілетін компоундтар капилярлық және әуелік кірістірулердітолықтыруда қызмет етеді.
Электроқшаулағыш материалдарда негізгі орында электрлік машиналардың орамдары, катушка, аппараттар, трансфарматрлар және басқа да электтрлік құрылғылар үшін қолданылады. Сіңірілуден кейін материалдың электр төзімділігі барлық конструкциялардың жұмыс істеу уақыты, ылғалға төзімділігі артады, электр машиналардың және аппараттардың қуатының артуына мүмкіндік береді.
Электроқшаулағыш компоундтардың қызуына байланысты термопластикалық және термореактивтік болып екіге бөлінеді.
Термопластикалық компаундтар орташа температурада қатты күйде болады, қызу барысында жұмсарады, иілгіштік күйге көшеді және сұйыққа айналады,ал суығанда қайтаданқатаяды.
Термореактивтік компаундтарды қолданғанда сұйық күйде болады, ал кейін химиялық реакциялар барысында қатаяды. Бұл группадағы компаундтардың қатаюы қатайтқыштың немесе катализатордың көмегімен жүзеге асырылады.
Электроқшаулағыш компоундтар химиялық құрамына байланысты мұнайлы битумдардан жасалған компаундтар, синтетикалық смола тәрізді компаундтар және канифолдар, минералды және өсімдік майлары болып бөлінеді. Компаундтарды дайындау негізінде түрлі мұнайлы битумды минералды майды және конифолды қосады. Компаундтарсинтетикалық смола негізінде полиэфирлік, эпоксидтік, эпоксидо-полиэфирлік, қатты органикалық, мығым смолалар және олардың компазициясы негізінде дайындалады.
2.1.4. Диэлектрлік материалдардағы физикалық процестері.
Диэлектриктер – электр өткізбейтін заттар оң зарядтар мен теріс зарядтарды тең мөлшерде бөліп келетін молеклалардан немесе диэлектрик ішінде емін-еркін қозғала алмайтын иондардан тұрады. Сыртқы электрик күштердің әсерімен диэлектриктегі зарядтар не аз ғана ығысады, не өздерінің орналасу бағытын өзгертеді. Сөйтіп диэлектриктер бейтарап денелер болып табылады. Диэлектриктер тобына эбонит, форфор сияқты қатты денелер және сұйықтар мен газдар жатады.
Егер диэлектрикті электр өрісіне енгізсек, онда бұл өрусте диэлектриктің өзі де елеулі өзгериске ұшырайды. Молекулалардың өлшемдеримен салыстырғанда анағұрлым үлкен қашықтықтар үшін электрондардың әсері қандай да бір нүктеде орналастырылған молекуланың ішіндегі олардың зарядтар қосындысының әсеріне эквивалентті болады.
Осындай нүктенің теріс зарядтардың ауылық центрі деп атайды. Осы сияқты ядроляардың әсері оң зарядтардың ауырлық центрине орналастырылған олардың зарядтар қосыныдысының эквивалетті болады.
Сырқы электр өрісі болмаған кезде оң және теріс зарядтардың ауырлық центрлері бір-біріне қатысты дәл келуі немесе ығысқан болуы мүмкін. Ығысқан жағдай да молекула электр дипольге эквивалентті болды, сөйтіп оны полюсті деп атайды. Оның меншікті электрлік моменті -ға тең болады. Электр өрісі жоқ болғанда әр таңбалы зарядтардың ауырлық центлері біріккен, меншіктк электрлік моментерге ие болатын молекулалар полюссіз деп аталады. Сыртқы электр өрісінің әсерінен полярлық емес молекулалардағы заряттарды салыстырсақ, онда оң зарядтар өріс бағытымен, теріс заряддтар өріске қарсы ығысады. Сөйтіп, молекула электрик моментке ие болады, ал оның шамасы өріс кернеулігіне
пропорционал:
. (2.3)
Полюссіз молекула сыртқы өрістен өзін серпімді диполь, полюсті молекула сыртқы электр өрісінде өзін қатаң диполь ретінде ұстайды.
Иондық кристалдарда жеке молекулалар. өздерінің даралығын жоғалтады. Кристалл тұтас алғанда молекула сияқты көрінеді. Иондық кристалдар торын бір-біріне кигізілген бірі оң, екіншісі теріс иондардан жасалған екі тор ретінде қарастыруға болады. Кристалдардың иондарына сыртқы өріс әсер еткенде олар бірі-біріне қатысты ығысады да диэлектриктің поляризациялануын тұғызады.
Егер де диэлектрикке қандай да бір зарядталған денені жақындатсақ, онда диэлектриктегі зарядтар орын ауыстырмайды, тек қана бір бағытта ыңғаласып орналасатын болады. Осының нәтижесінде диэлектриктің жақындатқан дене жақ ұшында аттас зарядтар пайда болады. Диэлектриктің осндай күйі поляризация күйі деп аталады.
Диэлектрик жағдайында тұтасумен алғанда молекулалар бейтарап және көршілес тұнған молекулалардың зарядтары бірін-бірі теңгередң. Бірақ диэлектриктің сырқы бетінде зарядтар теңгеріле алмайды. Мысалы, зарядталған екі пластиканың электр өрісіне біртекті диэлектрик ендірсек, онда теріс пластина жақтағы диэлектрик бетінде теңгерілмеген оң заряд, ал оң пластина жақтағ бетінде теріс заряд пайда болады (2.1-сурет). Бұл зарядтар байланысқан зарядтар деп аталады. Сөйтіп, бұл зарядта диэлектрик беттерінде тұрақты
және
беттік тығыздық пен орналасқан деуімізге болады. Осның нәтижесінде диэлектриктер ішінде қосымша
электр пайда болады. Оны диэлектриктің поляризациясы тудырады да, бағыты жазық кондаенсатор астарларының арасындағы өріс бағытын қарама- қарсы болады. Ал қорытқы электр өрісінің
бағыты көрсетілгендей, алғашқы электр өрісінің бағытына сәйкес келеді.
Диэлектриктер поляризация дегеніміз сыртқы кернеудің әсерімен байланысқан зарядтардың зарядтардың ығысу процесін айтады. Диэлектриктердің поляризациясын
2.1-Сурет
2.1 - суретте көрсетілгендей оң зарядтармен теріс зарядтар бір біріне сыртқы өріс әсерінен L қашықтықта ығысқан бұларды серпімді электрлік диаполь деп аталады. Зарядпен арақашықтық көбейтіндісін =gL диполь формуласы
2.1.5. Диэлектриктердің электр өткізгіштігі
Сыртқы электр өрісі болмаған кезде диэлектрик молекулаларының дипольдик моменттрі нөлге тең немесе хаостық түрде бөлініп таралған болады. Ал сыртқы әріс әсерінен диэлектрик поляризацияланады да оның қорытқы электрлік моменті нөлден өзгеше болады. Диэлектриктің поляризациялану дәрежесін сипаттайтын шама ретінде бірлік көлемдегі оның электрлік моменті алынады:
(2.4)