Жидкий диэлектрик в электрическом поле

Вязкость является одним из показателей, важных для оценки теплоотводящей способности и поведения жидкого диэлектрика в электрическом поле. В маловязких жидкостях легче производится конвективный теплообмен и быстрее рассасываются продукты разложения жидкости частичными разрядами. В вязких жидкостях при охлаждении возможно появление газовых полостей и растрескивание, снижающие стойкость к воздействию электрического поля. [c.71]

Рис. 2-37. Прибор для исследования старения синтетических жидких диэлектриков в электрическом поле (Л. 2-155].

Жидкий диэлектрик в электрическом поле [c.124]

Диэлектриками называют вещества, основным электрическим свойством которых является способность поляризоваться в электрическом поле. В газообразных, жидких и твердых диэлектриках электрические заряды прочно связаны с атомами, молекулами или ионами и в электрическом поле могут лишь смещаться. Происходит разделение центров положительного и отрицательного зарядов, т. е. поляризация. Используемые на практике диэлектрики содержат и свободные заряды, которые, перемещаясь в электрическом поле, обусловливают электропроводность, способность диэлектрика пропускать постоянный электрический ток. Однако количество таких свободных зарядов в диэлектрике невелико, а поэтому весьма мал и ток. Следовательно, для диэлектрика характерным является весьма большое сопротивление прохождению постоянного тока. [c.132]

В жидких диэлектриках в процессе эксплуатации под действием электрического поля и теплоты происходят химические процессы, [c.137]

В газообразных и жидких диэлектриках электроны связываются с молекулами, образуются отрицательно заряженные комплексы, которые перемещаются в электрическом поле. В слабых электрических полях подвижность таких носителей зарядов невелика, поэтому электронная проводимость мала. [c.139]

Электропроводность твердых диэлектриков. В используемых в технике твердых диэлектриках — бумагах, картонах, лаках, эмалях. компаундах, пленках, полимерах, керамиках и стеклах, слюдах и многих других — характерной является ионная электропро- водность. При нагреве или освещении, действии радиации, света, сильного электрического поля сначала ионизируются содержащиеся в таких диэлектриках дефекты и примеси. Образовавшиеся таким образом ионы определяют низкотемпературную примесную область электропроводности твердого диэлектрика. Как и в жидком диэлектрике, ионы занимают места временного закрепления и относительно слабо связаны с окружающими частицами. В результате тепловых колебаний они преодолевают потенциаль ный барьер W, который составляет обычно 0,5—1,0 эВ, и скачком перемещаются в другое положение. В электрическом поле такие перемещения ионов становятся направленными и они перемещаются по полю. [c.143]

В сильных электрических полях подвижность ионов нелинейно увеличивается с ростом напряженности. Поэтому, как и в жидких диэлектриках, в твердых ток увеличивается нелинейно с ростом напряженности электрического поля [см. (5.8)]. [c.144]

Диэлектрические потери в твердых диэлектриках. В неполярных твердых диэлектриках диэлектрические потери вызваны электропроводностью, а в полярных — электропроводностью и дипольной поляризацией. Выше (см. 5.3) отмечалось, что в твердых диэлектриках дипольная поляризация представляет собой деформацию звеньев, сегментов или ориентацию полярных групп молекул в электрическом поле. Изменение tg б от температуры и частоты для твердых неполярных и полярных диэлектриков такие же, как и для жидких (рис. 5.21—5.23). [c.164]

К неупругим поляризациям относится дипольная поляризация, которая наблюдается в полярных газообразных и жидких диэлектриках. Полярная молекула имеет собственный электрический момент (дипольный момент). В электрическом поле в таких молекулах смещаются электронные оболочки — совершается электронная поляризация. Кроме того, происходит диполь зя поляризация моменты молекул несколько ориентируются вдоль линии напряженности электрического поля Е. При ориентации в электрическом поле диполи преодолевают межмолекулярные силы, поворачиваются с трением поляризация происходит с потерями энергии. [c.159]

Диэлектрические потери в жидких диэлектриках обусловлены токами проводимости и явлениями поляризации. Носителями зарядов % технических жидких диэлектриках могут быть ионы, образующиеся вследствие диссоциации молекул данной жидкости или молекул примесей, а также более крупные коллоидные частицы, которые могут упорядоченно двигаться в электрическом поле. [c.65]

Измерение Яу также целесообразно производить при низком напряжении. Следует подчеркнуть, что основной целью определения tgб или р при низком напряжении является оценка степени чистоты жидкого диэлектрика, выявление в его составе примесей, не характерных для данного технического продукта. Это совсем не исключает необходимость (и важность) определения tgб(p) жидких диэлектриков (так же как и пропитанной ими твердой изоляции) при высоких напряженностях электрического поля (1—10 кв мм и более). Такого рода измерения преследуют иную цель, чем проводимые при низком напряжении, а именно получение информации о характере изменения названных показателей жидкого диэлектрика (пропитанной им твердой изоляции) в условиях, которые обычно имеют место при работе высоковольтных аппаратов. Таким образом, в зависимости от тех задач, которые ставит перед собой исследователь, следует производить выбор методики измерения tgб(p) жидкого диэлектрика. В [Л. 2-17] описаны методы определения Яу и tgб жидких диэлектриков. [c.41]

Старение жидких диэлектриков различного химического состава в электрической поле [Л. 2-155] [c.97]

Газообразные продукты могут образоваться в жидких диэлектриках и вследствие местного нагрева в электрическом поле в микрообъемах с повышенными потерями, например за счет повышенной электропроводности. Такая возможность была принята за основу теории пробоя жидкого диэлектрика, разработанной Н. Н. Семеновым. [c.79]

В аппаратах высокого напряжения иногда важен вопрос об электрической прочности жидкого диэлектрика, в частности нефтяного масла, движущегося с той или иной скоростью через промежуток между электродам и. Этот вопрос подробно изучен В. С. Дмитревским. Электрическая прочность движущегося масла определяется двумя факторами 1) дроблением крупных включений влаги и т. п. в движущемся масле и 2) возможностью образования цепочек из мелких включений под действием электрического поля (см. выше). [c.217]

Обратимся теперь к экспериментальной проверке соотношения (5.11). В табл. 1 сопоставлены экспериментально измеренные значения п и для ряда веществ (показатели преломления относятся к желтой линии натрия). Для газов, приведенных в этой таблице, закон Максвелла (5.11) хорошо согласуется с опытом. Для жидких углеводородов согласие хуже. Для воды и спиртов, а также для большинства других твердых и жидких тел наблюдаются резкие нарушения соотношения (5.11). Однако в этом нет ничего неожиданного. Дело в том, что значения е, приведенные в табл. 1, относятся к статическим электрическим полям, а значения п — к электромагнитным полям световых волн, частоты которых порядка 5 10 Гц. Диэлектрическая проницаемость е обусловлена поляризацией диэлектрика, т. е. смещением заряженных частиц внутри атомов и молекул под действием внешнего электрического поля. Для правильного сопоставления надо брать значения е, измеренные в электрических полях тех же частот. Действительно, атомы и молекулы обладают собственными частотами, так что амплитуды (и фазы) вынужденных колебаний электронов и ядер, из которых они состоят, зависят от частоты внешнего электрического поля. Особенно сильную зависимость следует ожидать в тех случаях, когда частота внешнего поля близка к одной из собственных частот атомов или молекул (резонанс ). В результате возникает зависимость показателя преломления вещества от частоты световой волны — так называемая дисперсия света. [c.38]

В [96] предложено использовать эффект Керра для бесконтактного оптического измерения распределения асимметричного электрического поля в жидких диэлектриках между электродами различной формы. Как известно, в электрическом поле жидкости в той или иной степени становятся средами с двойным лучепреломлением, т, е. показатели преломления жидкости для света, поляризованного вдоль электрического поля и перпендикулярно к нему, отличаются на некоторую величину Ап = кВЕ , которая зависит от длины волны излучения постоянной Керра В и напряженности электрического поля Е. Таким образом, суммарный фазовый сдвиг б между параллельно и перпендикулярно поляризованными компонентами зондирующего излучения после прохождения объекта будет пропорционален интегралу от Е по прямой, т, е, проекции [c.100]

В предыдущих трех главах мы рассмотрели влияние на конвективную устойчивость жидкости магнитного поля, вращения, неоднородности состава и модуляции параметра. В последние годы появляется большое число работ, в которых исследуется устойчивость при наличии целого ряда других осложняющих факторов. Некоторые из относящихся к этому кругу вопросов обсуждаются в данной главе. Мы оставляем в стороне немногочисленные исследования конвективной устойчивости неньюто-новских сред р-- ], а также поляризующихся жидкостей (жидкий диэлектрик в электрическом поле р ] и ферромагнитная жидкость в магнитном поле [ ]), отсылая читателя к цитированным статьям. Мы не останавливаемся также на рассмотрении эффектов сжимаемости [б1-бз]. эти эффекты в лабораторных -условиях оказываются существенными вблизи критической точки-жидкость — пар [ ]. [c.268]

Как уже отмечалось в 3.3, имеется аналогия между влиянием вибраций и влиянием электрического или магнитного поля на жидкость с неоднородными свойствами или поверхность раздела жидкостей. Явления, обсуждавшиеся в настояш,ем параграфе, представляют собой еш,е один пример такой аналогии. Полученная в [39] зависимость деформации капли феррожидкости под действием магнитного поля демонстрирует неоднозначность при достаточно высоких значениях магнитного поля. В экспериментах эта неоднозначность проявляется как скачкообразное увеличение длины капли при достижении критического значения магнитного поля и сопровождается гистерезисными явлениями. Те же эффекты найдены для капли жидкого диэлектрика в электрическом поле в [40]. [c.154]

Электрическая прочность жидких диэлектриков в однородном поле большая, чем в неоднородном. В неоднородном поле в жидкости может наблюдаться неполный пробой (корона). Под действием короны происходят процессы иитеисивиого ра.чложепия жидкости, в результате которых образуются продукты, резко снижающие ее электрическую прочность. Например, при разложении нефтяных масел образуются горючие газы и сажа. Если коронный разряд пе-рехйдит в дуговой, то процессы разложения резке ускоряются. [c.178]

Вместе с тем явление Керра нашло за последние годы ряд чрезвычайно важных научных и научно-технических применений, осгю-ванных на способности его протекать практически безынерционно, т. е. следовать за очень быстрыми переменами внешнего поля. Таким образом, и по теоретической, и по практической ценности явление двойного лучепреломления в электрическом поле принадлежит к числу крайне интересных и важных. Как уже упоминалось (см. 2), о желательности постановки подобных опытов писал еще Ломоносов (1756 г.) о неудаче попытки обнаружить, влияет ли электризация на преломляющую способность жидкости, сообщает Юнг (1800 г.) и лишь в 1875 г. были выполнены опыты Керра, надежно установившие явление. Керр показал, что многие жидкие диэлектрики становятся анизотропными под действием электрического поля. Опыты с жидкими диэлектриками имеют решающее значение, ибо для жидких веществ деформация, могущая возникнуть под действием электрического поля (электрострикция), не вызывает двойного лучепреломления ), так что в опытах с жидкостью мы имеем электрооптические явления в чистом виде. Описанный Керром эффект стал первым доказательством того, что оптические свойства вещества могут изменяться под влиянием электрического поля. [c.528]

В диэлектриках свободными зарядами, которые перемещаются в электрическом поле и обусловливают электропроводность, могут быть ионы (положительные и отрицательные), молионы (в жидких диэлектриках), электроны и электронные вакансии (дырки), поля-роны. Такие свободные заряды образуются за счет нагрева диэлектрика, в результате которого происходит термическая диссоциация частиц, при воздействии на диэлектрик света или при его ионизирующем (радиационном) облучении. В сильных электрических полях возможна инжекция зарядов (электронов, дырок) в диэлектрик из металлических электродов заряды (ионы) могут инжектироваться в диэлектрик, если электродами служат вода или другая жидкость — электролиты, в которых имеются свободные положительные или отрицательные ионы наконец, в сильных электрических полях свободные заряды (ионы и электроны) образуются в дилектрике в результате ударной ионизации, когда свободные заряды, главным образом электроны, ускоряются в электрическом [c.137]

При низких температурах вязкость диэлектрика так велика, что диполи заморожены , не ориентируются в электрическом поле и дипольная поляризация не происходит. Проводимость диэлектрика при низких температурах мала, а поэтому невелики /ск и вызываемые им диэлектрИческйе потери. Поэтому tg б жидкого полярного диэлектрика при низких температурах имеет небольшое значение (рис. 5.21, а, пунктирная линия). С ростом температуры вязкость диэлектрика уменьи1ается. время релаксации полярных молеку.-i становится меньше и они вовлекаются в процесс поляризации. Ориентация (поворот молекул в поле в результате преодоления межмо-лекулярных сил) происходит с трением . На работу против сил трения затрачивается энергия электрического поля, которая и рассеивается в диэлектрике, активная составляющая /да тока абсорбции /аос увеличивается и tgfi диэлектрика растет (рис. 5.21, а). При температуре вязкость диэлектрика уменьшается до такого значения, что время релаксации И полупериод T 2 - i2f) приложенного напряжения становятся одинаковыми Полярные молекулы в течение одного полупериода поворачиваются на максималь- [c.162]

Электрический пробой, в процессе которого диэлектрик разрушается силами, действующими в электрическом поле на электрические заряды его атомов, ионов или молекул. Этот вид пробоя протекает в течение 10 — 10 с, т. е. практически мгновенно. Ом вызывается ударной ионизацией электронами. На длине свободного пробега К электрон в электрическом поле приобретает энергию W еЕк, где е заряд электрона. Если энергия электрона достаточна для ионизации, то электрон при соударении с атомами, ионами или молекулами, из которых состоит диэлектрик, ионизирует их. В результате появляются новые электроны, которые также ускоряются электрическим полем до энергии WТаким образом, количество свободных электронов лавинно возрастает, что приводит к резкому повышению проводимости и электрическому пробою. Плотность жидких и твердых диэлектриков больше плотности газообразных, а поэтому д ина свободного пробега электронов в них меньше. Для того чтобы электрон приобрел энергию W, ,, в жидком и твердом диэлектриках нужна большая напряженность электри- [c.169]

В жидкости, содержащей газы, пробой начинается с ионизации газовых включений, В результате ионизации температура стенок газовых включенйй возрастает, что приводит к вскипанию микрообъемов жидкости, примыкающих к включению. Объем газа увеличивается, включения сливаются, образуя между электродами мостик, по которому проходит разряд в газе. Причиной пробоя может стать трудноудаляемый слой газа толщиной 10- м на электродах, которые используются для определения Е р. Газы имеют малый коэффициент теплопроводности. Следовательно, слой газа на электродах образует участок с большим тепловым сопротивлением. В результате температура близ границы раздела жидкость — газ повышается, что приводит к вскипанию жидкости, а далее и к ее пробою. В процессе пробоя жидкости с большим содержанием газа (газовые включения), которые первоначально имеют сферическую форму, в электрическом поле деформируются. При дес юрмации они превращаются в эллипсоиды вращения, удлиняются и сливаются образуя сплошной газовый канал между электродами, что приводит К пробою. Для жидких диэлектриков с газовыми включениями цр увеличивается с ростом давления рис. 5.35,а), так как увеличиваются температура кипения и растворимость газа в жидкости, что затрудняет рост объема газовых включений. [c.176]

Механизм пробоя увлажненных жидкостей зависит от содержания и состояния воды в них. Вода, содержащаяся в жидком диэлектрике в свободном виде, может быть в эмульсионном состоянии, когда образуются сферические капельки воды с диаметром 10 м. В электрическом поле водяные включения втягиваются в пространство между электродами и деформируются. При деформации образуются эллипсоиды вращения, которые поляризуются и притягиваются друг к другу и, сливаясь, замыкают электроды мостмкамн с мя-лым электрическим сопротивлением, по которым проходит разряд. Этим процессом объясняется уменьшение Е о трансформаторного [c.177]

Известно [Л. 131], что при наложении постоянного электрического поля высокой напряженности на дисперсии металлов или полупроводников в жидких диэлектриках возникают ориентированные структуры. Под действием электрического поля происходит агрегатирование частиц дисперсий и их организация в структуры, растущие вдоль силовых линий поля. Исследованиями установлено, что при напряженности поля больше критической происходит электрический пробой суспензий, после чего они из диэлектриков превращаются в металлические проводники электрического тока. При этом пробой обусловлен образованием проводящего мостика из частиц проводников или полупроводников. В указанных выше работах в качестве диэлектриков применялись вазелиновое масло, авиационный бензин, бензол, нитробензол, серный эфир и т. д. Исследовались суспензии алюминия, меди, платины, карбида бора, закиси меди. В более поздних работах [Л. 132] исследовалось формирование структур металлонаполненных полимерных композиций в электрическом поле. Образующиеся при этом токо- [c.228]

Дипольная поляризация, обусловленная тепловым движением. Механизм тепловой ориентации диполей был предложен Дебаем для объяснения высокой диэлектрической проницаемости воды и других полярных жидких диэлектриков. При 300 К на низкой частоте для воды е 80, в то время как на высокой частоте еэл = = n = l,77. Такое различие в е на разных частотах объясняется запаздыванием ориентации полярных молекул во внешнем электрическом поле при частотах выше 10 —10 ° Гц. Когда внешнее электрическое поле отсутствует ( = 0), диполи ориентированы хаотично и поляризованность Р = 0. Если >0, то в процессе теплового хаотического движения часть диполей ориентируется по полю, вследствие чего появляется новое равно1весное состояние— поляризованное. Это равновесие является термодинамическим за счет тепловых движений (колебаний, вращений) диполи приобретают благоприятную ориентацию, но те же тепловые колебания препятствуют ориентации всех диполей в электрическом поле. Чем выше напряженность электрического поля, тем большая часть диполей в единице объема ориентирована и тем выше поляризованность. В среднем электрический дипольный момент в расчете на одну молекулу пропорционален напряженности электрического поля (если поля не слишком велики) р = ацлР, где Од.т — поляризуемость дипольной тепловой поляризации F микроскопическое электрическое поле. [c.69]

Электрическая прочность пр технически.к жидких диэлектриков зависит от наличия загрязнителей, обнаруживая тенденцию к снижению по мере увеличения полярности жидкости и соответствующего возрастания ее диссоциирующей способности. На пробой жидких диэлектриков влияет форма электродов с увеличением степени неоднородности электрического поля, при прочих равных условиях, пробивное напряжение жидкого диэлектрика имеет тенденцию к снижению. Поэтому разрядные промежутки для определения пробивного н.э-пряжения жидких диэлектриков стандартизованы по форме электродов и расстоянию между ними. Развитие пробоя технических жид- их диэлектриков, всегда содержащих растворенные и н ерастворенные примеси, подчиняется теории экстремальных значений (теории слабого звена). С ростом объема и площади жидкого диэлектри.ка, находящегося в электрическом поле, его пробивное напряжение снижается. Для оценки рассеяния его величин используют распределение Вейбулла. В тонких зазорах пр жидких диэлектриков существенно возрастает. [c.65]

По устойчивости против воздействия окисления, электрического и теплового поля определяют интенсивность старения жидкого диэлектрика в эксплуатации. Термоокислительная устойчивость жидких диэлектриков, работающих в герметичных конденсаторах, важна для их стойкости в процессе технологической очистки и сушки, а также в эксплуатации, ес ли под влиянием процессов теплового и элек трического старения других компонентов элек троизоляционной конструкции возможно выде ление влаги и кислых продуктов, это например характерно для разложения целлюлозосо держащих материалов. [c.68]

Газостойкость (способность выделять или поглощать газ) позволяет, оценивать устойчивость жидких диэлектриков к воздействию электрического поля в специальных реакторах коронного, искрового или тлеющего разряда. Наиболее распространенные. типы реакторов представлены на рис. 4.1. Газопоглощение пропитывающего вещества в электрическом поле — необходимое условие для стойкости к воздействию частичных разрядов в пропитанных электроизоляционных системах. Известны случаи обнаружения корреляции между газостойко-стью и устойчивостью конденсаторов к воздействию перенапряжений. [c.68]

Эффект интенсификации тепло передачи в электроизоляционных жидкостях в электрическом поле постоянного и пе ременного тока наблюдался рядом исследователей [Л. 2-23, 2-139—2-143]. Это явление следует учитывать при разработке методики оценки старения жидких диэлектриков, для уточнения методов расчета передачи тепла в электрических аппаратах и, наконец, для улучшения условий охлаждения электрических аппаратов. Известны попытки и0П0льз01ва-яия электрического поля для улучшения охлаждения трансформаторов [Л. 2-144, 2-145]. [c.93]

Вторым этапом испытаний является определение устойчивости жидкого диэлектрика в условиях интенсивно протекающих ионизационных процессов. Назначение этого этапа — определение экстремальных по яапряжвнности электрического поля условий, при которых еще возможно применение данной электроизоляционной жидкости. [c.96]

Следует, однако, иметь в виду, что энергия активации для ра-диолитических реакций жидких диэлектриков в несколько раз меньше, чем энергия активации для сходных реакций в электрическом поле. [c.104]

Стабильность жидких диэлектриков является одним из основных показателей для оценки их работоспособности в реальных условиях эксплуатации. Стабильность определяется по степени изменения свойств жидких диэлектриков в принятых условиях испытания. Лабораторные методы оценки стабильности как нефтяных, так и синтетических жидких диэлектрпков должны в общих чертах воспроизводить условия их применения в конкретном оборудовании с учетом воздействия электрического поля. [c.106]

Эмульсионная вода, твердые примеси и загрязнения вызывают добавочную электропроводность иного характера. Капельки эмульсионной воды и твердые частицы заряжаются в электрическом поле и становятся носителями тока. Такая электропроводность называется молионной. Обычно коллоидные частицы (и более крупные загрязнения) заряжаются в электрическом поле в жидком диэлектрике положительно, если их диэлектрическая проницаемость больше, чем диэлектрическая проницаемость жидкой среды. В противном случае посторонние частицы заряжаются отрицательно. Очевидно, что количественно влияние примесей связано с их концентрацией. В производственных условиях для удаления примесей и загрязнений жидкие диэлектрики подвергаются ряду технологических операций, приводящих жидкости в технически чистое состояние. Надо иметь в виду, что чем тщательнее очищен жидкий диэлектрик от различных примесей, тем труднее сохранить его в таком состоянии. [c.46]

Газообразные продукты могут образоваться в жидких диэлектриках и вследствие местного нагрева в электрическом поле в микрообъемах с повышенными потерями, например, за счет повышенной электропроводности. Такая возможность была принята за основу теории пробоя жидкого диэлектрика, разработанной Н. Н. Семеновым. Очевидно, что в зависимости от принятого механизма газообразования в жидкостях можно создавать разные теории начальной стадии их пробоя. В соответствии с этим имеется ряд теорий пробоя недегазированных жидкостей, сущность которых сводится к тому, что начальной стадией пробоя является ионизация газов в жидкости. Видимо, в зависимости от конкретных условий большую вероятность может приобретать та или иная теория. В том месте, где началась ионизация газов, резко усиливается напряженность электрического поля — как бы возникают проводящие острые включения, усиливается газовыделенне, что и приводит в конечном счете к пробою. Газовый характер пробоя жидких диэлектриков подтверждается наличием зависимости их электрической прочности от внешнего давления, отсутствующей в хорошо дегазированной жидкости. Жидкости практически не сжимаемы, но по закону Паскаля давление в жидкости передается равномерно во все стороны, благодаря чему находящиеся в жидкости газы уплотняются под действием внешнего давления. У тщательно дегазированных жидкостей электрическая прочность не зависит от давления. [c.67]

В физике твердых и жидких диэлектриков поляризуемостью называют также величину, равргую отношению поляризованности диэлектрика к произведению напряженности электрического поля Е и концентрации числа частиц , т. е. a = P/(En). [c.114]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...